Driven colloidal suspensions in confinement and density functional theory: Microstructure and wall-slip
基于经典的密度泛函理论，我们从理论上研究了受限条件下受驱动（剪切）胶体悬浮体系的一般性质。在没有一个确切的封闭（Smoluchowski）方程的剪切下的一个粒子的密度，我们制定了一套近似的一般条件，并表明，一个简单的封闭满足他们。确定了精确的微观应力张量。举例来说，在靠近壁面（平行于剪切方向）的情况下，我们注意到微观剪应力不一定是均匀的。在Smoluchowski方程的基础上，我们又推导出了一个均匀的剪切应力方程，从而计算出了壁面附近的局部流速。这最终导致复杂流体在壁处的滑移长度。
2014-02-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamics of a colloidal particle coupled to a Gaussian field: from a confinement-dependent to a non-linear memory
浸入复杂介质中的胶体粒子的有效动力学通常用过阻尼线性朗之万方程描述其速度，该方程具有确定有效（随时间变化的）摩擦和波动相关性的记忆核。最近，在实验和数值模拟中已经表明，这种记忆可能取决于粒子受到的可能的光学限制，这表明这种描述并不能忠实地捕捉胶体的实际动力学，即使在平衡状态下。在这里，我们提出了一种不同的方法，在该方法中，我们模型的介质作为一个高斯场线性耦合到胶体。由此产生的有效的演化方程的胶体粒子功能的非线性记忆项，扩展以前的模型，并定性地解释了实验和数值证据中存在的限制。这个非线性项是通过一个新的波动耗散关系，我们推导出的有效噪声的相关性。
2022-03-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Relating Microstructure and Particle-level Stress in Colloidal Crystals Under Increased Confinement
晶体材料的机械性能可以在约束条件下得到显著改变。这种改变的宏观性能通常由改变的微观结构和内部应力场控制。在这里，我们使用一个平行板的几何形状，应用准静态挤压流粉碎胶体多晶，同时用共聚焦显微镜成像。共聚焦图像用于量化局部结构顺序，并结合局部结构各向异性应力评估（SALSA），确定单颗粒尺度下的应力。我们发现，在压缩过程中，结晶区打破成不同的几何包装的小域。这些领域的特点是高度本地化的压力和偏应力的相关长度的一半，在散装。此外，平均偏应力几乎加倍，表明在高度受限的样品中具有更高的脆性。
2016-10-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Self-assembly of Colloidal Superballs Under Spherical Confinement of a Drying Droplet
了解胶体积木形状和自组装材料结构之间的关系对于通过自组装开发新材料具有重要意义。在这方面，胶体超级球是独特的积木，因为它们的形状可以在球形和立方体之间平滑过渡。胶体超球在球形约束下的组装形成了具有有序内部结构的宏观团簇。利用小角X射线散射（SAXS），我们探测胶体超级球分散液滴在约束过程中的内部结构。我们观察并确定四个不同的干燥制度，通过蒸发液滴压缩过程中出现的，我们跟踪组装的宏观结构的发展。随着超级球的组装，我们发现它们排列成预测的准晶体，菱形C1晶格，该晶格因组成超级球的形状而异。这提供了对约束和颗粒形状之间的行为的见解，可以应用于新功能材料的开发。
2021-12-14 cond-mat.soft physics.app-ph
Colloidal particles at a nematic-isotropic interface: effects of confinement
当胶体颗粒被一个向列-各向同性的平面界面捕获时，它会被界面拖曳，从而出现空间周期性结构，其周期取决于颗粒的质量、尺寸和界面速度~ \cite{west.jl:2002}。如果将液晶夹在两个基板之间，则界面呈楔形形状，以适应界面-基板接触角并使其正面上的指向矢畸变最小化。相应地，粒子沿着复杂的轨迹运动：它们首先被界面捕获，然后向其顶点“滑行”。我们的实验量化这种情况下，和数值最小化的朗道-德热内自由能允许定性描述的界面结构和阻力。
2006-06-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Phase behavior of hard spheres confined between parallel hard plates: Manipulation of colloidal crystal structures by confinement
我们使用大量的计算机模拟研究了两个平行硬板之间的硬球的相行为。我们确定了完整的平衡相图为任意密度和板分离从一个到五个硬球直径使用自由能计算。我们发现一个一阶流固转变，这对应于毛细管冻结或融化取决于板分离。共存的固相由三角形或正方形对称的结晶层组成。增加板间距，我们发现一个序列的晶体结构从n三角形（n+1）平方（n +1）三角形，其中n是晶体层数，在协议的胶体实验。在高密度下，正方形相到三角形相之间的过渡被中间结构介入，例如，棱柱、屈曲和菱形相。
2006-06-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Flexible confinement leads to multiple relaxation regimes in glassy colloidal liquids
理解过冷流体的弛豫是一个重大挑战，限制这样的系统可能会导致令人困惑的行为。在这里，我们利用光学限制胶体模型系统中，我们使用减少的压力作为控制参数。系统的动力学在低压和中等压力下是“Arrhenius”，但在高压下弛豫比预期的要快。我们将这种更快的松弛与由于柔性壁使系统中的局部有序而导致的邻近限制边界的密度降低相关联。
2020-11-08 cond-mat.soft
Confinement-induced alternating interactions between inclusions in an active fluid
在悬浮在较小颗粒的热化浴中的胶体夹杂物系统中，浴在夹杂物之间产生吸引力，主要来自熵源，称为耗尽力。在活性浴颗粒的情况下，浴介导的力的性质从吸引力急剧变化为排斥力，因为颗粒活性的强度增加。我们研究这种浴介导的有效相互作用的胶体包裹体在浴的自推进布朗粒子，被限制在一个狭窄的平面通道。发现受限对胶体颗粒之间的相互作用有很强的影响，然而，这主要取决于通道内的胶体取向。约束对胶体圆盘相互作用的影响是由活性粒子在表面边界上的分层控制的。这可以作为竞争因素出现，涉及通道壁和胶体内含物在其自身附近积聚活性颗粒的倾向。
2019-12-23 cond-mat.soft
Sampling Free Energy Landscapes of Ionic Colloidal Crystal Systems using Machine-Learned Proxy Collective Variables
New York University（纽约大学）；University of Kentucky（肯塔基大学）
本研究采用SE(3)等变Transformer作为机器学习代理集体变量，采样离子胶体晶体系统的自由能景观，实现了对亚稳态的区分及晶体结构偏好的调控。
2026-08-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Structures and dynamics of glass-forming colloidal liquids under spherical confinement
最近的理论预测，当一个过冷液体接近玻璃化转变，颗粒簇与一个特殊的“无定形秩序”的液体内成核，这导致静态相关性指示液体松弛的急剧放缓。然而，这一预测尚未在3D实验中得到验证。在这里，我们设计了一个胶体系统，其中颗粒被限制在球形空腔内，边界处钉扎着一层无定形颗粒。使用这个新的系统，我们捕获的无定形顺序的粒子团簇，并展示了静态相关的发展。此外，通过研究球形约束样品的动力学，我们揭示了静态相关性对胶体液体弛豫的深刻影响。在类比与随机钉扎粒子的玻璃形成液体，我们提出了一个简单的关系，为改变的构型熵的限制胶体液体，定量地解释了我们的实验结果，并说明了一个发散的静态长度尺度在胶体玻璃化转变。
2016-03-02 cond-mat.soft
Colloidal particles driven across periodic optical potential energy landscapes
研究了周期性光学势能面上胶体粒子受外力驱动的运动。首先，平均粒子速度被发现作为驱动速度和光学势能景观的波长的函数。平均粒子速度和驱动速度之间的关系被发现是很好地描述了一个理论模型，将景观作为正弦曲线，但只有在小陷阱间距。在较大的陷阱间距，非正弦模型的景观必须使用。随后，所需的临界速度为粒子移动通过景观被确定为景观的波长的函数。最后，研究了以远超过临界驱动速度的速度驱动的粒子的速度。这两个结果再次很好地描述了两个理论路线，分别为小和大的陷阱间距。布朗运动对临界驱动速度有显著的影响，但在较高的驱动速度下，其影响可以忽略不计。
2015-12-17 cond-mat.soft
Studies on electrostatic interactions of colloidal particles under two-dimensional confinement
本文研究了二维体系中不含盐离子的一对带电胶体粒子之间的有效静电相互作用。特别是，我们使用简化模型来阐明反离子分布中旋转涨落的影响。结果显示，在适当的条件下，有效的胶体吸引力。与此同时，在我们研究的大多数病例中，长距离排斥仍然存在。排斥力的产生是因为在二维空间中，带电胶体不能被反离子完全屏蔽，因为剩余的四极矩有助于更长距离的排斥。通过多重展开，我们发现在短距离观测到的吸引力主要来自高阶电矩之间的静电相互作用。我们认为，在这项工作中讨论的有吸引力的相互作用的情况是适用于带电的纳米粒子或胶体溶液与大离子的系统。
2010-06-22 cond-mat.soft
Clogging and Jamming of Colloidal Monolayers Driven Across a Disordered Landscape
我们实验研究堵塞和堵塞的相互作用的顺磁性胶体驱动通过淬火无序景观的固定障碍物。当粒子被迫穿过两个障碍物之间的一个单一的孔，我们发现一个间歇性的动力学特征的爆发大小的指数分布。在集体水平上，我们观察到淬火无序降低了粒子的流动，但它也大大增强了“更快更慢”的效果，当增加粒子的速度。此外，我们表明，堵塞事件可以通过调整在运输过程中的颗粒之间的相互作用对控制，这样的胶体流减少排斥相互作用，但增加各向异性吸引。我们提供了一个实验测试平台，以调查的关键作用的无序堵塞和堵塞在驱动的微尺度物质。
2017-12-14 cond-mat.soft
Colloidal smectics in button-like confinements: experiment and theory
本研究通过实验与理论结合，探索二维胶体层列相在纽扣状约束下的构型，发现广义层状和广义舒布尼科夫态，并表征层与对称轴间的非平凡倾斜角。
2023-08-30 cond-mat.soft physics.comp-ph
Self-assembly of colloidal particles in deformation landscapes of electrically driven layer undulations in cholesteric liquid crystals
本文研究了在垂直于液晶层的电场作用下，胆甾相液晶中胶体颗粒与起伏形变形貌之间的弹性相互作用。波动不稳定性的发生受到胶体夹杂物的存在的影响，反过来，层的波动介导颗粒位置的空间图案。我们发现，周围的胶体颗粒表面的弯曲的dielectric层提示的局部成核的起伏晶格在电场低于已知的液晶没有夹杂物的明确的阈值，并且所得到的晶格的发病局部影响，在尺寸和取向上，由使用激光镊子定义的胶体的初始安排。球形颗粒往往在空间上定位在强烈的扭曲的区域中的纳米层，而胶体纳米线表现出额外的偏好沿各种矢量的起伏晶格的多稳态对齐偏移。超顺磁性胶体颗粒的磁旋转与局部扭曲的螺旋轴和起伏的螺旋层以允许这些颗粒的受控三维平移的方式耦合。这些相互作用模式提供了深入的物理液晶结构胶体弹性相互作用，以及指向引导自组装的可重构胶体复合材料在衍射光学和光子学的潜在应用的方式。
2016-12-02 cond-mat.soft
Hydrodynamic interactions induce anomalous diffusion under partial confinement
在部分约束下，胶体颗粒的运动被限制在一个平面上，但它们的动力学受到流体动力学相互作用的影响，流体动力学相互作用是由包埋流体的无约束三维流动介导的。我们证明，这种维数失配引起的特征发散的二维集体扩散系数的胶体单层。这一结果，独立于特定的单分子层中的颗粒间的力，是完全由于运动学约束的胶体颗粒，它是不同于已知的发散的纯二维流体中的传输系数。
2013-05-16 cond-mat.soft
Emergence of Periodic Potential for Point Defects in a 2D Hexagonal Colloidal Lattice
Shanghai University（上海大学）；Sichuan University（四川大学）；Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；Shenzhen International Quantum Academy (IQASZ)（深圳国际量子高等研究院）
研究通过分析实验轨迹揭示了二维六边形胶体晶体中点缺陷的布朗运动，发现其周期性势能结构及扩散矩阵的时空变化特性，结合理论分析揭示了有效能量景观。
2026-05-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamics and Clogging of colloidal monolayers magnetically driven through an heterogeneous landscape
我们结合实验和数值模拟来研究堵塞的出现在一个系统的相互作用的顺磁性胶体颗粒驱动对一个无序的景观较大的障碍。我们考虑一个单一的孔径景观的不动的二氧化硅颗粒是不可逆地附着在基板上。我们使用一个外部旋转磁场来产生一个行波势，该势驱动磁性粒子以恒定且频率可调的速度撞击这些障碍物。实验上，我们发现，粒子显示出间歇动力学与幂律分布在高频率。我们重现这些结果，通过使用数值模拟，并表明，堵塞在我们的系统中出现在大的频率，当颗粒desperize与移动的景观。此外，我们使用该模型来探索隐藏的作用的灵活性的障碍位移和粒子之间的流体动力学相互作用的影响。我们还考虑数值直壁的情况，并调查在这种情况下出现堵塞的参数范围。我们的工作提供了一个软物质实验台系统，以研究堵塞的影响，在驱动的微尺度物质。
2020-07-08 cond-mat.soft
Curvature directed anchoring and defect structure of colloidal smectic liquid crystals in confinement
本研究通过实验与模拟探究椭圆阱中胶体近晶的边界曲率如何控制锚定转变及向错与位错缺陷结构，揭示几何约束调控液晶缺陷的普适原理。
2023-11-30 cond-mat.soft
Polymorph selection during crystallization of a model colloidal fluid with a free energy landscape containing a metastable solid
负责结晶的自由能景观可以是复杂的，即使是相对简单的系统，如硬球和带电稳定胶体。在这项工作中，使用硬核排斥Yukawa模型，这是已知的，以显示复杂的相行为组成的流体，FCC和BCC相，我们研究了结晶过程中的自由能景观和多晶型选择之间的相互作用。当BCC相相对于流体相的稳定性通过在固定的流体-FCC稳定性下改变温度和压力而逐渐增加时，发现通过结晶形成的最终相经历从FCC到BCC相的转换，即使FCC在结晶学上保持最稳定的相。我们进一步表明，本地键取向序参量波动的亚稳流体相的性质，以及关键集群的组成依赖于微妙的自由能景观，并在结晶过程中的多晶型选择中发挥决定性作用。
2018-08-28 cond-mat.soft
Non-equilibrium melting of colloidal crystals in confinement
我们报告了一个新颖的和灵活的实验，调查非平衡熔化行为的模型晶体由带电胶体球。在狭缝几何形状中，在低盐区域中形成的多晶材料由静水压力驱动，盐浓度的梯度逐渐增大，并且在大的盐浓度下熔化。根据颗粒和初始盐浓度，驱动速度和局部盐浓度复杂的形态演变观察。晶体-熔体界面的位置和熔化速度定量地从时间分辨布拉格和偏振显微镜测量。一个简单的理论模型预测的接口，首先前进，然后平衡漂移和熔化速度变得静止在盐浓度大于平衡熔化浓度。它还描述了在以不同方式停止驱动器之后，界面以静止梯度松弛到其平衡位置。我们进一步讨论了梯度强度对界面形态的影响，以及在熔化前从多晶材料到取向单晶材料的剪切诱导形态转变。
2008-11-14 cond-mat.soft
How Confinement-Induced Structures Alter the Contribution of Hydrodynamic and Short-Ranged Repulsion Forces to the Viscosity of Colloidal Suspensions
了解胶体悬浮液中结构和流变学之间的相关性非常重要，因为这些悬浮液在工业应用中至关重要。此外，胶体在限制下表现出广泛的结构，这可能会大大改变粘度。在这里，我们使用的实验和模拟相结合，以阐明如何限制诱导结构改变流体动力学和排斥力的相对贡献，产生高达十倍的粘度变化。我们使用定制的共聚焦流变仪来成像胶体悬浮液的颗粒配置，同时测量粘度。我们发现一个非单调的趋势下的粘度约束，是强烈相关的微观结构。当间隙减小到低于15个颗粒直径时，粘度首先从其体积值减小，显示出随间隙的波动，然后对于低于3个颗粒直径的间隙急剧增加。此外，我们比较我们的实验结果，两个模拟技术，使我们能够确定流体动力学和短程排斥应力的相对贡献。第一种方法使用润滑近似来找到流体动力学应力，并且包括颗粒之间的短程排斥力，第二种方法是计算悬浮液中的全部流体动力学应力的斯托克斯动力学模拟。我们发现，在适度的约束粘度的降低有显着的贡献，从流体动力学和排斥力，而在小于三个颗粒直径的间隙的粘度增加主要来自短程排斥力。这些结果为受限悬浮液的独特流变行为提供了新的见解，并进一步使我们能够通过改变间隙，多分散性和体积分数等特性来调节粘度。
2017-10-23 cond-mat.soft
Weak Long-Ranged Casimir Attraction in Colloidal Crystals
我们研究了电荷稳定的胶体悬浮液的理想模型的自由能的几何约束的影响。该系统的平均场泊松-玻尔兹曼公式预测大离子胶体球之间的纯排斥。简单离子分布的波动提供了一种机制，使大离子在大的分离处相互吸引。虽然这种Casimir相互作用是长程的，但它太弱而不能影响胶体晶体的动力学。
2001-07-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-assembled multi-layer simple cubic photonic crystals of oppositely charged colloids in confinement
自组装开放胶体晶体由于其广泛的应用前景已成为软物质研究的一个重要方向。然而，实验中发现的大多数自组装晶体不是开放的，而是紧密堆积的。本文通过计算机模拟，系统地研究了两个平行硬壁之间带相反电荷的胶体硬球的自组装，发现这种约束可以稳定多层NaCl类（简单立方）开放晶体。稳定的类NaCl晶体的最大层数随反屏蔽长度的减小而增加。更有趣的是，在有限的低温下，大的振动熵可以稳定一些多层NaCl类晶体对最积极的密集晶体。在所研究的参数范围内，我们发现最多4层NaCl类晶体是稳定的限制。我们的光子学计算表明，逆4层NaCl类晶体已经可以再现大的光子带隙的块体简单立方晶体，在低频率范围内打开与低介电对比度。这表明了利用受限胶体系统制造具有新颖光子特性的开放晶体材料的新可能性。
2019-02-14 cond-mat.soft
Velocity oscillations in confined channel flows of concentrated colloidal suspensions
利用快速共聚焦显微镜，在单粒子水平上研究了玻璃微通道中浓胶体的压力驱动流动。对于通道与颗粒尺寸比$a/\bar{D} \lesssim 30$，悬浮颗粒的流速显示波动。对于更高的约束（$a/\bar{D} \simeq 20$），这些转变成规则振荡。我们提出的证据链接这些振荡与溶剂和颗粒（渗透）的相对流量和剪切增稠的约束效果。
2008-06-27 cond-mat.soft
Effects of rigid or adaptive confinement on colloidal self-assembly. Fixed vs. fluctuating number of confined particles
在[J. Pakkalski et al. J. Chem. Phys. 142，014903（2015）]中的大正则方程组（GCE）中精确求解的一维晶格模型中，研究了在固定数量的受限粒子的情况下，受限对胶体自组装的影响。该模型考虑了由短程吸引加上长程排斥定义的对相互作用。我们考虑与自组装成团簇相对应的热力学状态。固定和自适应边界进行了研究。对于固定的边界，有一些特殊的状态，在这些状态中，对于相等的平均密度，GCE中的团簇数量大于正则包围圈中的团簇数量。当系统尺寸随颗粒数的变化而变化时，压力对密度的依赖关系与当颗粒数随系统尺寸的变化而变化时有不同的形式。在前一种情况下，压力对系统尺寸有非单调的依赖关系。膨胀系统压力的异常增加伴随着大量小团簇的形成。在弹性约束面的情况下，我们观察到一个双稳态，即两个显着不同的系统大小发生几乎相同的概率。在封闭系统中的双稳态的机制是不同的情况下的渗透壁，其中两个平衡系统的大小对应于不同数量的颗粒。
2015-04-15 cond-mat.soft
Experimental observation of the intricate free-energy landscape for a soft glassy system
在玻璃体系的自由能景观图中，这些系统的缓慢动力学特性被认为是由于存在具有许多局部极小值的复杂自由能景观。我们在这里表明，对于一个胶体玻璃质材料的多个路径可以通过自由能景观，甚至可以导致不同的“最终”非遍历状态的后期阶段的老化。我们提供了明确的实验证据的凝胶和玻璃态的区别在系统中，并表明，对于一系列的胶体浓度，过渡到非遍历性可以发生在任何一个方向（凝胶或玻璃），并可能伴随着“犹豫”之间的两个方向。这表明，胶体凝胶和玻璃只是在相同的自由能景观中的全局自由能最小值，并且导致这些最小值的路径确实可以是复杂的。
2006-12-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Characterizing Potentials by a Generalized Boltzmann Factor
基于非平衡稳态的概念，我们提出了一种新的方法来实验确定能量景观作用于胶体系统。通过测量系统中的稳态概率分布和电流，我们探索了具有高达数百个$\kT$的障碍的潜在景观。作为一个例子，我们使用这种方法来测量的有效扩散系数的胶体粒子在倾斜的电位。
2007-05-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Langevin Dynamics simulations of a 2-dimensional colloidal crystal under confinement and shear
利用Langevin动力学方法研究了剪切对被结构化平行壁约束的二维胶体晶体的影响。当壁被非常缓慢地剪切时，只有两个或三个靠近壁的晶体层与它们一起移动，而晶体的内层只是轻微地倾斜。在更高的剪切速度下，晶体的内部部分破裂成具有不同取向的几块。穿过狭缝的速度分布让人想起流动的软材料中的剪切带，其中液体和固体区域共存;然而，区别在于，在后一种情况下，固体区域是玻璃状的，而在这里它们是结晶的。在甚至更高的剪切速度下，剪切的影响再次变得更小。此外，当壁面速度变得非常大时，壁面附近的有效温度（从颗粒的速度分布推导出）再次降低。当墙壁放置在一起更紧密，从而引入失配，包含孤子楼梯的结构出现在模拟没有剪切。引入剪切增加了这些系统中的无序，直到没有孤子可见了。相反，类似的结构，如在没有失配的情况下的结果。在高剪切速率下，其中晶体结构的不可破坏性通过产生孔来补偿的构型变得相关。
2012-03-16 cond-mat.other cond-mat.soft
Memory effects in colloidal motion under confinement and driving
本文研究正弦势中胶体粒子在稳态驱动下的记忆效应，通过广义朗之万方程和布朗动力学模拟发现中等驱动即可使记忆函数衰减加快数个数量级，且其形式由单调衰减变为阻尼振荡，并揭示了随机力的非高斯性。
2024-05-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Shear Excitation of Confined Colloidal Suspensions
我们表明，几何约束显着影响的剪切诱导的配置致密的单分散胶体悬浮液;出现一种新的结构，颗粒层屈曲堆叠在一个更有效的包装。剪切区中的体积分数由粘性应力和未剪切颗粒的接触储层的渗透压之间的平衡控制。我们提出了一个模型，占我们的意见，并有助于阐明复杂的相互作用之间的颗粒包装和剪切应力限制悬浮液。
2004-09-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The rheology of confined colloidal hard discs
本研究结合粒子分辨实验与含流体动力学相互作用的布朗动力学模拟，探究极端受限准二维硬圆盘胶体的剪切流变特性，揭示其剪切变稀机制及流体动力学相互作用对动量传递的重要性。
2022-05-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Malleable patterns from the evaporation of colloidal liquid bridge: coffee ring to the scallop shell
本文重点介绍了一种从液桥配置中的干燥液滴生成对比图案的方法，该方法与众所周知的咖啡环不同。限制距离（固体表面之间的间隙）的减少导致系统化的纳米颗粒团聚产生类似于扇贝壳上发现的那些的发言人样图案，而不是圆周边缘沉积。改变的限制长度调制的曲率，需要在整个液体-蒸汽界面的蒸发通量的变化。因此，不同的液体桥（LB）内的流量变化显着不同的限制长度。小的约束长度导致的粘滑运动的挤压液桥。相反，拉伸的LB表现出钉扎接触线。我们破译一个命题，干燥液体薄膜存在于去湿过程中的三相接触线附近是负责对齐的颗粒沉积。限制距离决定了该薄膜的高度，并且其理论估计针对使用反射干涉测量法的实验观察进行了验证，进一步表现出良好的一致性（在数量级上）。调节颗粒尺寸不会显著影响沉淀物图案;然而，颗粒浓度可以显著影响沉积图案。沉积模式的差异是由于复杂的相互作用的蒸发通量的梯度引起的运动的接触线结合在去湿过程中的薄液膜的干燥。
2022-01-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Like-charge attraction in confinement: myth or truth ?
人们普遍认为，可能带电的胶体粒子悬浮在液体中时会相互排斥。这与60多年前发展起来的平均场论完全一致。因此，当几个小组独立地报告了等电荷胶体的对势U（r）中的长程吸引分量时，这是一个很大的惊喜。这种所谓的类电荷吸引（LCA）仅在薄样品细胞中观察到，而在无约束悬浮液中的对相互作用已被实验证实是完全排斥的。尽管有大量的实验和理论努力，LCA仍然是胶体科学中最具挑战性的谜团之一。我们实验重新调查的对电位U（r）的带电胶体粒子与数字视频显微镜，并证明粒子图像中的光学失真导致轻微错误的粒子位置。如果没有适当考虑，这个人工制品假装U（r）的最小值，这在过去被误导地解释为LCA。校正光学畸变后，我们得到完全排斥对相互作用，表现出良好的协议与线性平均场论。
2006-05-04 cond-mat.soft
Phase transitions in nanoconfined binary mixtures of highly oriented colloidal rods
我们分析了一个二元混合物的胶体平行硬圆柱形颗粒具有相同的直径，但不同的长度$L_1$和$L_2$，与$s=L_2/L_1=3$，局限于两个平行的硬壁在一个平面的狭缝孔的几何形状，使用一个基本的-测量密度泛函理论。该模型提出了一阶和二阶N-S体转变和S-S分层的近晶（N）相和两种类型的近晶（S）相，以及在单个硬壁处的表面行为，该表面行为包括由无限数量的表面诱导分层（SIL）转变介导（或不介导）的S相的完全润湿。本文研究了约束对该模型胶体流体混合物的影响。由于三个相关长度尺度之间的竞争，限制导致相图中的深刻变化：孔宽度$h$、近晶周期$d$和长度比$s$。四个主要影响被确定：（i）二阶体N-S跃迁被抑制。(ii)分层转变受到微弱的影响，在$μ_1-μ_2$（化学势）平面上有小的位移。(iii)在某些情况下，发生在两个封闭的单组分流体中的封闭诱导分层（CIL）转变与分层转变合并。(iv)表面诱导分层（SIL）过渡发生在一个单一的表面作为共存条件的做法也转移在封闭的流体。通过完整的$μ_1-μ_2$和$p-\bar{x}$（压力-平均孔隙组成）相图，对特定孔径值的孔径趋势进行了分析。这项工作，这是第一个解决约束下的液晶混合物的行为，可能是相关的第一步，以了解自组装性能的金属纳米粒子的混合物在外部领域的限制几何形状。
2010-05-03 cond-mat.soft
Solution landscapes of the diblock copolymer-homopolymer model under two-dimensional confinement
我们利用扩展的Ohta-Kawasaki模型研究了二维受限嵌段共聚物和均聚物的溶液景观。提出了投影鞍动力学方法，通过与向下/向上搜索算法相结合，计算质量守恒的鞍点，并构造解景观。各种新的固定的解决方案被确定和分类的解决方案景观，包括花类，马赛克类，核壳类，太极类。不同的稳定状态之间的关系显示，无论是过渡路径连接的指数-1鞍点或动力学路径连接的高指数鞍点。解的景观也显示了对称性破缺现象，即当区域尺寸增加时，发现更多的具有高对称性的解。
2021-01-26 cond-mat.soft physics.comp-ph
Structural Color Production in Melanin-based Disordered Colloidal Nanoparticle Assemblies in Spherical Confinement
黑色素是一种普遍存在的天然色素，具有宽带吸收和高折射率。尽管它广泛用于结构色的产生，但吸收材料黑色素如何影响所产生的颜色是未知的。采用结合分子动力学和时域有限差分计算方法，研究了单组分黑色素纳米粒子超组装体（称为超球）以及黑色素和二氧化硅（非吸收性）纳米粒子超球的二元混合物中结构色的产生.实验产生的单组分黑色素和单组分二氧化硅超球，具有使用中子散射的彻底表征的初级粒子特性，产生类似于计算模拟物的反射率曲线，证实了计算方法正确地模拟了自组装纳米粒子的吸收和多重散射。这些组合的方法表明，黑色素的宽带吸收增加了主反射峰波长，增加了饱和度，并降低了亮度因子。此外，纳米颗粒尺寸的分散性比填充分数更强烈地影响超球的光学性质，如通过当尺寸分散性随填充分数变化时产生更大范围的颜色所证明的。对于二元黑色素和二氧化硅超球，基于化学的分层允许比两种化学之间的混合/分层程度更多样化的颜色生成和更精细的饱和度调节。
2022-07-04 cond-mat.soft physics.optics
Multidimensional optical fractionation with holographic verification
胶体粒子在周期性势能场中运动的轨迹，可以被动力学地锁定在由势能场对称性决定的方向上。当景观是由一个结构化的光场施加的力来实现的时候，一个给定的粒子所遵循的路径已经被预测为非常敏感地依赖于粒子的大小和折射率等属性。在这里，我们描述了通过全息光学陷阱阵列的胶态二氧化硅球体的运输测量，这些全息光学陷阱使用全息视频显微镜来跟踪各个球体在三维中的运动，并同时以千分之一的分辨率测量每个球体的半径和折射率。这些测量结果证实了以前未经测试的预测阈值的动力学锁定运输，并证明了光学分馏的能力，排序胶体球的千分之一的分辨率上的多个特性同时进行。
2009-12-23 cond-mat.soft
Height Distribution and Orientation of Colloidal Dumbbells Near a Wall
几何约束强烈地影响微粒在液体环境中的行为。然而，到目前为止，非球形粒子行为接近限制边界，甚至简单的平面壁，仍然在很大程度上未被探索。在这里，我们测量的高度分布和方向的胶体哑铃以上的墙壁通过数字同轴全息显微镜。我们发现，虽然较大的哑铃几乎平行于墙壁定向，但相同材料的较小哑铃却令人惊讶地以优选角度定向。通过考虑重力效应和静电粒子-壁相互作用，我们确定了作用在哑铃上的总高度相关力。我们的建模表明，在特定的高度，哑铃上的净力和扭矩同时低于热力和能量，分别，这使得观察到的取向是可能的。我们的研究结果突出了丰富的近壁动力学的非球形粒子，并可以进一步促进发展的定量框架任意形状的微粒动力学约束。
2020-12-22 cond-mat.soft
Emergent colloidal edge currents generated via exchange dynamics in a broken dimer state
控制物质的流动到微米级的限制在材料和环境科学中具有核心重要性，直接应用于纳米微流体，药物输送和生物技术。微粒的电流通常由不同性质的外场梯度产生[例如，电的、磁的、光的、热的或化学的]，其难以在空间上扩展的区域和样本上控制。在这里，我们展示了一个一般的战略，组装和运输可极化的微粒在流体介质中，通过限制和磁偶极相互作用的组合。我们使用一个均匀的磁调制组装成旋转的二聚体状态和沮丧的二元晶格分散的粒子，并产生集体边缘电流所产生的一种新的，场同步的粒子交换过程。这些动力学状态类似于电子和分子系统中的回旋加速器和跳跃轨道，从而为理解和设计凝聚态物质中不同长度尺度的类似过程铺平了道路。
2019-11-14 cond-mat.soft
A path integral approach for the colloidal glass transition based on an analogy with the $λ$-transition in liquid helium
我们描述了一个模型的胶体玻璃化转变，是基于费曼的理论$λ$转变在液氦。我们的模型基本上计数的动态回路，字符串或不同大小的集群的配置的数量，并确定从这些不均匀性的分布的玻璃化转变体积分数$ϕ_{g}$。由于约束限制了这些环、弦和簇的可用配置数量，因此它对$ϕ_{g}$的影响也可以以相对简单的方式计算。
2017-12-15 cond-mat.soft
Dynamic mode locking in a driven colloidal system: experiments and theory
在这篇文章中，我们研究了在正弦光学势能景观上由调制力驱动的胶体粒子的动力学。调制驱动器的竞争频率与周期性景观上的粒子运动的竞争频率之间的耦合导致粒子运动同步成离散模式。这种同步表现为平均粒子速度的步骤，其中模式锁定步骤覆盖平均驱动速度的范围。的幅度和频率的依赖性的步骤被认为是，从解析理论，朗之万动力学模拟，和动态密度泛函理论的结果进行比较。此外，临界驱动速度进行了研究，并使用模拟来扩展在实验中可访问的条件范围。最后，从实验，仿真和理论的状态图被用来显示在两个维度的动态锁定模式的程度，作为调制驱动的振幅和频率的函数。
2016-11-02 cond-mat.soft
Breakdown of Magic Numbers in Spherical Confinement
本研究探究约束自组装形成的胶体团簇，发现小幻数团簇具封闭壳层与二十面体对称性，超过临界尺寸后封闭壳层消失、自由能最小值减弱，出现保留二十面体对称性的足球团簇，球堆积模型解释了幻数分解机制。
2025-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Confinement and shear effects on the rotational diffusion of a minimal virus-inspired colloidal particle
División de Ciencias e Ingenierías, Universidad de Guanajuato（瓜纳华托大学理学院与工程学院）
通过耗散粒子动力学模拟，研究振荡剪切流和受限空间对带有二聚体的刚性球体（模拟包膜病毒）旋转扩散的影响，发现旋转扩散系数受流动振幅强烈调制，而受刺突数量影响较弱。
2026-05-26 cond-mat.soft
Nematic liquid crystals in a rectangular confinement: solution landscape and bifurcation
本文采用二维Landau-de Gennes框架，研究了矩形区域内双相液晶的解的景观和分岔图，其中包含两个几何相关变量：半短边长度$λ$和纵横比$b$ .首先，我们分析证明，对于任何$b$与足够小的$λ$或足够大的$b$与固定的域大小，有一个独特的稳定的解决方案，有两个线缺陷的相对短的边缘。其次，我们通过改变$λ$和$b$数值构造解景观，并报告了一个新的X状态，它出现在鞍结分岔，并作为这样的解景观的父状态。然后在这些解景观中发现各种新的类，包括X类、S类和L类。通过跟踪单个解的Morse指数，我们给出了临界平衡的分岔图，从而说明了临界点的出现机制和几何各向异性对受限缺陷图案的影响.
2021-09-21 cond-mat.soft math-ph math.AP
Anisotropic Capillary Interactions and Jamming of Colloidal Particles Trapped at a Liquid-Fluid Interface
我们确定的毛细吸引力和平衡配置的颗粒被困在液体-流体界面由于钉扎的接触线。我们分析计算两个粒子之间的渐近相互作用能，数值计算，多体能量景观多达四个接触粒子。我们的结果与最近的实验结果一致。我们表明，一个系统组成的大量这样的粒子的行为作为一个堵塞的系统。
2001-12-17 cond-mat.soft
Local influence of boundary conditions on a confined supercooled colloidal liquid
我们研究受限的胶体悬浮液作为一个模型系统，它近似的行为受限的小分子玻璃形成。当被限制在平行玻璃板之间时，致密的胶体悬浮液变得更加玻璃化。我们使用共聚焦显微镜来研究受限胶体颗粒的运动。特别是，我们研究的影响颗粒粘在玻璃板上附近的自由粒子。限制似乎是主要的影响，减缓自由粒子的运动，并接近卡住的粒子导致二次减少的自由粒子的流动性。总的来说，颗粒迁移率在样品室的宽度上是相当恒定的，但是边界条件的强烈不对称性导致颗粒迁移率的轻微梯度。
2010-06-30 cond-mat.soft
Active doping controls the mode of failure in dense colloidal gels
本文通过模拟表明，在深度退火多分散胶体凝胶中嵌入主动粒子，其游泳力可在临界值处引发脆性—延性失效模式转变，并改变孔隙、吸引力分布与动力学非均匀性。
2024-11-25 cond-mat.soft
Shape and Interaction Decoupling for Colloidal Pre-Assembly
创建具有在一系列尺度上独立可控的结构的材料需要打破自然发生的层次结构。打破这些层次结构可以通过在组装期间将构建块属性与结构解耦来实现。在这里，我们展示了几何和相互作用去耦在预组装的胶体结构的立方体状颗粒与圆形的边缘。通过计算机模拟和实验，我们表明，在球形限制中压缩少量这样的立方体会导致具有高度可重复结构的簇，这些结构可以用作中尺度构建块，以形成下一级的结构层次。这些集群表明颗粒形状和集群结构之间的几何解耦;即，对于多达9个颗粒的集群，胶体超级球包始终像球体，尽管存在形状各向异性和小平面的类球形颗粒。我们证实，集群结构也是解耦的粒子间的相互作用，显示出相同的结构产生的非磁性和磁性胶体立方体与强偶极相互作用的球形限制。为了突出这些超级球簇的分层组装的潜力，我们证明，使用计算机模拟，六到九个粒子的簇可以自组装成高阶结构，不同于那些没有预组装的类似形状的粒子。这些结果证明了各向异性构建块的解耦，可以进一步用于分层材料开发。
2021-08-13 cond-mat.soft physics.app-ph
Structural and elastic properties of a confined 2D colloidal solid: a molecular dynamics study
利用正则系综的分子动力学模拟方法研究了窄通道中点粒子与$r^{-12}$成正比的反幂律势相互作用对$2d$晶体的禁闭效应.该系统可以描述空气-水界面处的胶体颗粒。它示出的系统特性敏感地依赖于在两个{ \it墙}提供限制的边界条件。壁对其相邻的颗粒施加垂直力。壁和粒子之间的电势以10的倒数幂变化。计算了密度分布、结构因子和取向序参量等结构量。它示出，取向秩序仍然存在附近的墙壁，即使在温度下，系统在散装是在流体状态。讨论了弹性常数、应力张量元、剪切模量和体积模量与密度以及沟道宽度的关系。此外，还讨论了三角网格结构中通道不可通约性的影响。结果表明，不可压缩性显着影响系统的性能。我们比较我们的研究结果得到的蒙特卡罗模拟，也与沿通道宽度的周期性边界条件的情况下。.
2014-09-27 cond-mat.soft
Entropic Trapping of Hard Spheres in Spherical Confinement
National Institute of Technology Warangal（瓦兰加尔国家理工学院）；Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡弗里德里希·亚历山大大学）
研究通过模拟硬球在球形约束中的自组装，揭示了大球因熵效应对晶格结构的捕获机制，发现大球迁移至晶格顶点并形成完美二十面体框架。
2026-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Emergence of oscillatory states of self-propelled colloids under optical confinement
Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学物理研究所）
研究光束作用下自驱动胶体的单粒子运动，发现其在接近固体表面时表现出准二维活性运动，并通过旋转反转形成稳定振荡态，提出包含非线性扭矩效应的最小现象模型解释其定向变化。
2025-11-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Phase separation of stable colloidal clusters
本文提出了胶体团簇平均场沉淀、聚集和斑图形成的非平衡热力学理论。一个可变的梯度能量系数和逮捕的粒子扩散后，“堵塞”的集群聚集体在spinodal区域预测可观察到的凝胶图案，在高集群间的吸引力，形成系统跨越，失去平衡的网络与玻璃状，准静态结构松弛。对于反应系统，我们将自由能景观的稳定预成核集群到艾伦-卡恩反应方程。我们发现，斑图形成主要是由Damköhler数和稳定性的集群，修改的自催化沉淀率。随着团簇个别地变得更稳定，体相分离被抑制。
2018-10-16 cond-mat.soft
Two-Dimensional Clusters of Colloidal Spheres: Ground States, Excited States, and Structural Rearrangements
我们实验研究什么可以说是最简单的，但不平凡的胶体系统：二维集群的6个球形粒子约束的耗尽相互作用。这些团簇具有多个简并的基态，其平衡分布由熵因素决定，主要是对称性。我们观察到的平衡重排之间的基态，以及所有的低位激发态。与基态相比，激发态具有软模和低对称性，并且它们的占据概率取决于通过内部自由度达到的配置空间的大小，以及封装电势的深度和曲率的单个“粘性参数”。使用一个几何模型，占软模式的熵和沿它们的扩散率，我们准确地再现测量重排率。这个模型的成功，它不需要拟合参数或测量的潜力，表明胶体系统的自由能景观和动力学，它管理可以理解几何。
2015-03-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
