Hyperuniform density fluctuations and diverging dynamic correlations in periodically driven colloidal suspensions
颗粒不可逆性的出现在周期性驱动的胶体悬浮液已被解释为导致从非平衡相变到吸收状态或从颗粒轨迹的混沌性质。使用一个简单的模型的驱动悬浮液，我们表明，非平衡相变是伴随着超均匀的静态密度波动附近的过渡，在那里我们也观察到强大的动态不均匀性，让人想起在玻璃材料中的动态。我们发现，单粒子动力学成为间歇性和强烈的非菲克，集体动力学成为空间相关的不同的长度尺度。我们的研究结果表明，这两个理论上的dupi可以实验区分使用粒子分辨测量标准的静态和动态观测。
2015-04-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hyperuniform states generated by a critical friction field
超均匀态是填充无序系统空间的有效方法。在这些状态下，粒子分布在短尺度上是无序的，但在大尺度上变得越来越均匀。超均匀性出现在几个系统中，在静态或准静态制度，以及接近过渡到吸收状态。在这里，我们表明，振动颗粒层，在液体到固体的过渡的临界点，显示动态超均匀性。在转变之前，形成固相的斑块，其长度尺度和平均寿命在转变点处临界发散。当减少波数时，密度波动会遇到越来越多的阻碍其传播的斑块，导致静态结构因子在临界点处趋于零，这是超均匀性的特征。一个简单的模型表明，这种耦合的密度场的一个高度波动的标量摩擦场产生动态超均匀状态。最后，我们表明，结构因子更好地检测超均匀性的出现，相比粒子数方差。
2019-06-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Spatiotemporally correlated activity regulation of random-organizing hyperuniform states
Nanyang Technological University（南洋理工大学）
该研究针对质心守恒是否足以实现超均匀性的问题，通过粒子模拟和线性涨落理论，发现时空关联活性调控可在保留质心守恒的同时破坏超均匀性，阐明了质心守恒的局限性，强调了活性关联控制的重要性。
2026-10-21 cond-mat.soft
Giant density fluctuations in locally hyperuniform states
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Université Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）
研究揭示局部超均匀态中巨密度波动与吸收相变的共存机制，通过局部环境触发活动性，实现大尺度增强与中间尺度抑制的密度波动。
2026-03-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hyperuniformity with no fine tuning in sheared sedimenting suspensions
存在于许多自然和工业环境中的颗粒悬浮液通常含有聚集体或其他微结构，其可使宏观流动行为复杂化并损坏加工设备。最近的研究发现，在临界转变附近施加均匀的周期性剪切可以减少所有长度尺度上的颗粒浓度波动，从而导致超均匀状态。然而，这种均匀化策略需要对应变幅度进行微调。在这里，我们表明，在一个模型中的沉积颗粒在周期性剪切，有一个明确的制度，在低沉降速度超均匀缩放自动发生。我们的模拟和理论论证表明，均匀化延伸到一个有限的长度尺度，发散的沉降速度接近零。
2018-07-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Transport, Geometrical and Topological Properties of Stealthy Disordered Hyperuniform Two-Phase Systems
无序超均匀多粒子系统近年来引起了人们的广泛关注。其中一类重要的系统是“隐形势”的经典基态。“这种基态的有序度取决于调谐参数。先前的研究已经表明，这些基态点配置可以是违反直觉的无序，无限退化，并赋予新的物理性质（例如，负热膨胀行为）。在本文中，我们关注的是没有长程序的无序区，并控制短程有序的程度。我们映射这些隐形无序超均匀点配置两相介质外接每个点与一个共同的半径$a$的可能重叠的领域：“颗粒”和“空”相被认为是空间的内部和外部的领域，分别。我们研究了这些系统的某些传输特性，包括有效扩散系数的点粒子扩散在空相以及静态和时间依赖性的特性与扩散控制的反应。除了这些有效的输运性质，我们还研究了几个相关的结构性质，包括孔径函数，量化误差，一个顺序度量，和渗流阈值。我们发现，这些运输，几何和拓扑性质的两相介质来自装饰隐形基态是明显不同的平衡硬球系统和空间不相关的重叠领域。
2016-12-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Thermal fluctuations, mechanical response, and hyperuniformity in jammed solids
堵塞是在没有温度的情况下发生在稠密粒子系统中的几何相变。我们使用计算机模拟来分析热涨落对过渡的几个签名的影响。我们发现，体积和剪切模量的标度律只有在热波动非常小的时候才变得相关，并提出了它们的相对比例作为干扰临界的定量特征。尽管过渡的非平衡性质，我们发现，热诱导的波动和机械响应服从平衡波动耗散关系附近的干扰，提供适当的波动分量的粒子位移进行了分析。这表明，机械模量可以直接测量的颗粒位置在机械未扰动的包装，并表明，“非平衡指数”的定义是不必要的无定形材料。我们发现，粒子位移的波动是空间相关的，并定义了一个横向和纵向的相关长度尺度，这两个发散的干扰过渡接近。我们分析了密度波动的冻结成分，发现它显示了在大尺度上的近超均匀行为的签名。这表明，超均匀性堵塞填料是无关的消失的压缩性，并解释了为什么它似乎对温度和密度的变化显着鲁棒。与干扰临界性不同的是，阻止胶体系统超均匀性观察的障碍并不源于热涨落。
2015-07-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hyperuniform Mixing of Binary Active Spinners
本研究证明二元棒状活性自旋体不会相分离，而是实现全局超均匀混合，其机制为动态异配位与有效吸引的竞争，并可通过驱动力矩调控边界流而不影响体相性质。
2025-04-24 cond-mat.soft
Diagnosing hyperuniformity in two-dimensional disordered jammed-packings of soft spheres
超均匀性是物质的一种状态，在这种状态下，密度波动在最大的长度尺度上趋于零。然而，确定实验系统是否是超均匀的任务在实验上是具有挑战性的，由于有限的分辨率，噪声和样本大小的影响表征测量的效果。在这里，我们探讨这些问题，采用视频光学显微镜研究超均匀性现象在无序的二维堵塞包装的软球。使用实验和模拟相结合，我们的颗粒多分散性，图像噪声和有限尺寸的影响分配的超均匀性的有害影响的特征，我们开发了一种方法，允许改善诊断超均匀性从真实空间测量。这种改进的关键是一个简单的包装重建算法，结合粒子多分散性，以尽量减少自由体积。此外，仿真结果表明，超均匀性可以更准确地确定在直接空间比在倒易空间作为一个有限的样本容量的结果。最后，软聚合物球的实验胶体填料被证明是超均匀的。
2014-08-20 cond-mat.soft
Hyperuniform structures formed by shearing colloidal suspensions
在周期性剪切的悬浮液中，存在动态相变，其特征在于在颗粒轨迹可逆的吸收状态和轨迹混乱且扩散的活性状态之间的临界应变幅$γ_c$。“碰撞”粒子表面之间的排斥性非流体动力学相互作用被认为是这种时间反演对称性破缺的来源。一个简单的玩具模型称为随机组织定性地再现了这种转变的动力学特征。随机组织和其他吸收状态模型表现出超均匀性，在临界状态下，由结构因子$S(q \rightarrow 0) \sim q^α$和$α> 0$量化的长尺度上的密度波动受到强烈抑制。在这里，我们实验表明，在周期性剪切悬浮液中的颗粒组织成各向异性的短程秩序，但各向同性，长程超均匀秩序的振荡剪切振幅接近$γ_c$的结构。
2020-02-11 cond-mat.soft
Existence and Uniqueness of Nearest Stealthy Hyperuniform Configurations from Random Initial Conditions
CNR-Istituto dei Sistemi Complessi（意大利国家研究委员会复杂系统研究所）；Dipartimento di Fisica, Universitá La Sapienza di Roma（罗马大学物理系）
本文证明二维随机粒子构型在约束低波矢模式消失时存在唯一最近隐身超均匀构型，并通过梯度生成器网络验证了从随机初始条件生成无序超均匀态的方法。
2026-09-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Quantifying translational and bond-orientational order metrics in hyperuniform and nonhyperuniform many-particle systems
Princeton University（普林斯顿大学）
本文提出平移有序度量τ_T及其键取向类似物τ_O，统一量化多粒子系统有序性，并应用于平衡硬粒子、RSA堆积和隐形超均匀系统，揭示结构有序性的制备依赖性和正相关关系。
2026-11-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamical properties of particulate composites derived from ultradense stealthy hyperuniform sphere packings
本文利用改进的优化算法生成超致密隐身超均匀球堆积，推导出两相介质并估算了其有效动态介电常数与扩散传播性，发现其具有更快的相间扩散和完美透明性等优异传输与光学行为。
2025-07-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Quantifying when hyperuniformity of a many-particle system leads to uniformity across length scales
Princeton University（普林斯顿大学）
本研究通过局部数方差量化三类超均匀系统向渐近标度的趋近，发现第I类系统具有最高有效均匀性，并揭示有限系统代表大尺度行为的条件，有助于设计增强物性。
2025-10-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Spherical structure factor and classification of hyperuniformity on the sphere
了解粒子如何在球体上排列不仅是众多物理、生物和材料系统的核心，而且在数学和地球物理和气象测量分析中也有应用。与欧几里德空间中的粒子分布相反，粒子必须位于球体上的限制带来了几个重要的约束。这就需要仔细地将欧几里得空间中粒子分布的量扩展到那些局限于球体的量。我们介绍了一个框架，旨在分析和分类结构（紊乱）的粒子分布约束到球的顺序。分类是基于超均匀性的概念，这是15年前提出的，从那时起在欧几里得空间中得到了广泛的研究，但直到最近才被认为是球。我们建立我们的框架上的球，我们涉及到相应的多极扩展的功率谱的结构因子的泛化。球结构因子，然后示出耦合帽数方差，局部密度波动的测量，使我们能够得到不同形式的方差。通过这种方式，我们构建了一个分类的超均匀性的无标度粒子分布的球，并显示它可以扩展到其他分布。我们证明，超均匀性的领域可以定义通过一个消失的球形结构因子在低多极数或通过缩放的帽数方差，在这两种情况下扩展的欧几里德定义，同时指出至关重要的差异。我们的工作提供了一个全面的工具，用于检测球上的长程序和分析球形计算网格，生物和合成球形组件，以及在球形分布的粒子中的有序相变。
2019-02-16 cond-mat.soft
The Perfect Glass Paradigm: Disordered Hyperuniform Glasses Down to Absolute Zero
液体在一定温度范围以下的快速冷却可导致向玻璃态的转变。对玻璃的传统理解包括它们相对于晶体的热力学亚稳性。然而，在这里，我们提出的相互作用，消除结晶和准晶相的可能性，同时创造机械稳定的非晶玻璃下降到绝对零度温度的具体例子。我们表明，这可以通过引入一种新的理想物质状态来实现，称为“完美玻璃”。“一个完美的玻璃代表了硬颗粒最大随机堵塞（MRJ）包装的软相互作用模拟。这些后一种状态可以被视为玻璃的缩影，因为它们是不平衡的、最大无序的、超均匀的、具有无限体积模量和剪切模量的机械刚性的，并且由于构型空间捕获而永远不会结晶。我们的模型完美的玻璃利用两个，三个，和四体软相互作用，同时保留MRJ状态的显着属性。这些模型构成了完美玻璃概念的理论证明，并拓宽了我们对玻璃物理学的基本理解。在正温度下全同粒子与理想玻璃势相互作用的平衡系统的一个新特征是它们具有无限的非相对论性声速。
2016-11-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nearest-Neighbor Functions for Disordered Stealthy Hyperuniform Many-Particle Systems
$\mathbb{R}^d$中的无序隐形多粒子系统是奇异的物质状态，它在倒易空间中的原点周围的有限波数范围内抑制单次散射事件。我们推导出无序隐身系统的最近邻函数的解析公式。首先，我们分析了渐近小$r$逼近和基于伪硬球近似的最近邻函数的边界表达式。然后，我们确定需要多少个标准$n$点关联函数来确定最近邻函数，并发现有限个就足够了。通过理论和计算的方法，我们比较大的$r$行为的无序隐形系统，这些功能属于晶格。这种有序和无序的隐形系统具有有限的孔尺寸。然而，我们发现，临界孔尺寸的方法可以定量不同。我们认为，找到一个接近临界孔大小的孔的概率应减少的幂律与指数只依赖于空间维度$d$有序系统，但这种概率衰减渐近更快的无序系统。这意味着在无序系统中，接近临界空穴尺寸的空穴更少。在无序系统中观察大空穴的罕见性在对临界空穴尺寸附近的最近邻分布进行采样时产生了大量的数值困难。这既激发了对新的计算方法的需要，有效的采样和新的理论方法的发展。我们还设计了一个简单的分析公式，准确地描述了这些系统在欠约束制度的所有$r$。这些结果为在无序欠约束条件下分析描述隐身系统的最近邻函数提供了基础。
2020-09-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Ensemble Theory for Stealthy Hyperuniform Disordered Ground States
数值计算表明，与“隐形”有界长程对势（类似于弗里德尔振荡）相互作用的粒子系统具有经典的基态，这些基态与直觉相反，是无序的、超均匀的和高度简并的。无序超均匀系统是介于晶体和液体之间的具有独特性质的奇异物质态，近年来受到人们的关注。在$d$维欧几里德空间中，建立一个能对隐形简并基态的结构特征和其他性质进行分析预测的系综理论的任务是非常重要的，因为组态空间的维数取决于数密度$ρ$，并且有多种方法对基态流形进行采样，每种方法都有自己的概率测度。本文件的目的是在这方面采取一些初步步骤。具体而言，我们推导出一般的精确关系适用于任何基态合奏的$ρ$在任何$d$的功能，并显示如何无序退化基态出现的基态流形的一部分。然后，我们专门我们的结果的正则系综利用anasternity隐形状态的行为非常像“伪”平衡硬球系统在傅立叶空间。我们对隐形无序基态和相关激发态的结构和热力学性质的理论预测与前三个空间维度的计算机模拟非常一致。这一理论的发展为我们对非晶态物质的性质和低温态形成的基本认识提供了新的见解。我们的工作也为实验人员在分子水平上合成隐形基态提供了挑战。
2015-06-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Local Number Fluctuations in Hyperuniform and Nonhyperuniform Systems: Higher-Order Moments and Distribution Functions
与半径为$R$的球形采样窗口相关联的局部数方差使得能够根据大规模密度波动被抑制的程度对$d$维欧几里得空间中的多粒子系统进行分类，从而导致超均匀和非超均匀门之间的划分。为了更好地表征密度波动，我们进行了广泛的研究高阶矩，包括偏度$γ_1(R)$，过剩峰度$γ_2(R)$和相应的概率分布函数$P[N(R)]$的一个大家庭的模型在前三个空间维度，包括超均匀和nonhyperuniform模型。具体来说，我们推导出明确的积分表达式$γ_1(R)$和$γ_2(R)$涉及到三个和四体关联函数，分别。我们还得到了$γ_1(R)$，$γ_2(R)$和$P[N(R)]$的严格界.为每个模型生成这些量的高质量模拟数据。我们还确定通过一种新的高斯距离度量$l_2(R)$的接近$P[N(R)]$的正态分布。在所有的模型中，无序超一致过程的中心极限定理（CLT）的收敛速度通常是最快的。对于标准的非超均匀模型，收敛到CLT的速度较慢，而对于这里研究的反超均匀模型，收敛速度最慢。我们证明了一维超一致系统的第一类或任何$d$维格不能服从CLT。值得注意的是，我们发现伽玛分布为所有服从CLT的模型提供了一个很好的近似$P[N(R)]$，使我们能够估计$γ_1(R)$，$γ_2(R)$和$l_2(R)$的大- $R$标度。对于任何$d$维模型，“去相关”或“相关”与$d$，我们阐明了为什么$P[N(R)]$越来越多…
2020-12-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Characterization of Maximally Random Jammed Sphere Packings. III. Transport and Electromagnetic Properties via Correlation Functions
在本系列的前两篇论文中，我们通过计算各种不同的关联函数、谱函数、空穴概率和局部密度涨落，描述了长度尺度上最大随机堵塞（MRJ）球填充的结构。从MRJ填料的显著结构特征，特别是其无序的超均匀性，可以预期的特殊的物理性能。在这里，我们采用这些结构描述符来估计有效的传输和电磁性能，通过严格的界限，精确的扩展，和准确的解析近似公式。这些性质公式包括界面边界以及平均存活时间和流体渗透率的普遍标度律。我们还估计了完全吸收陷阱中与布朗运动有关的主弛豫时间。对于电磁波的传播在长波长的限制，我们表明，在另一种介电材料的矩阵内的介电MRJ球的分散形式，一个非常好的近似，一个无耗散的无序和各向同性的两相介质的任何相位介电对比度。我们比较的MRJ球包装的有效性质的重叠领域，平衡硬球包装，硬球晶格。此外，我们推广的结果，微观和宏观各向异性包装的球体张量有效的性质。分析界限预测与这些结构相关的物理性质的定性趋势，这为更耗时的模拟和实验提供了指导。它们特别为实验提供动力，以设计具有由超均匀性产生的独特体积特性的材料，包括结构颜色和颜色传感应用。
2018-01-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Designer Pair Statistics of Disordered Many-Particle Systems with Novel Properties
该研究通过逆算法设计无序多粒子系统的配对关联函数与结构因子，实现超均匀等新颖性质，并促进材料逆向设计。
2023-12-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Structural phase transition of anisotropic particles and formation of orientation-strain glass with addition of impurities
本文采用改进的各向异性粒子Lennard-Jones模型，对二维颗粒进行了分子动力学模拟。在单组分系统中，我们发现结晶，Berezinskiii-Kosterlitz无晶相，和结构相变，随着温度的降低。在最低温度范围内，晶体由六方晶格上的三个马氏体变体组成，表现出形状记忆效应。通过添加较大的球形颗粒（杂质），这些域被细分，产生具有缓慢时间演变的玻璃。随着杂质尺寸的增加，结构或翻译无序也增加。
2011-12-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Static Structural Signatures of Nearly Jammed Disordered and Ordered Hard-Sphere Packings: Direct Correlation Function
已知在硬粒子系统中，动态特征先于干扰，但静态结构特征已被证明更加难以捉摸。压缩硬颗粒填料对堵塞造成日益增长的超均匀性的观察铺平了道路，堵塞作为一个“倒临界点”的直接关联函数$c(r)$发散的分析。我们建立了$c(r)$和总关联函数$h(r)$的各种奇异性之间的定量关系，提供了一个具体的方法来识别必须在$c(r)$中表示的功能，如果一个人希望准确地再现对关联函数的细节。我们还分析了系统的三维单分散硬球的直径$D$，因为他们的方法有序和无序堵塞的配置。对于后者，我们使用Lubachevsky-Stillinger（LS）和Torquato-Jiao（TJ）填充算法，这两种算法都生成无序填充，但可以显示出明显的结构差异。我们确定了一个短期的缩放$c(r) \propto -1/r$作为$r \rightarrow 0$，并表明，这一点，随着发展中的三角洲功能在$c(D)$，是一个后果，越来越长的范围在$c(r)$。在冻结密度附近，我们确定了TJ和LS生成的配置之间的结构因子$S(k)$以及$c(r)$的定性差异，并将它们与协议的包装动力学差异联系起来。从这两种算法的结构因子，接近零的低波数限制的干扰接近，并显示出相应的幂律衰减$c(r)$大$r$的结果。我们的工作进展的概念，表现出静态签名硬颗粒包装，因为它们接近干扰，并强调了效用的直接关联函数作为一种手段，监测一个初期的刚性网络。
2016-08-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Ordering of Binary Colloidal Crystals by Random Potentials
结构缺陷在凝聚态物质中普遍存在，并不总是令人讨厌的。例如，它们是安德森局域化和超均匀性等现象的基础，现在正被用来设计新材料。在这里，我们实验表明，在一个2D的二元胶体晶体的结构缺陷的密度可以设计一个随机的潜力。我们使用光学散斑图案产生随机势，其诱导力强烈地作用于一种粒子（强粒子），而弱地作用于另一种粒子（弱粒子）。因此，强粒子更多地被吸引到光学势的随机分布的局部最小值，在胶体晶体的晶体结构中留下缺陷的痕迹。虽然如所预期的，晶体有序性最初随着强颗粒的分数增加而降低，但对于足够大的分数，晶体有序性令人惊讶地恢复。我们证实了我们的实验结果与粒子为基础的模拟，这使我们能够阐明这种非单调行为的结果从粒子之间的竞争潜力和粒子粒子之间的相互作用。
2019-03-04 cond-mat.soft
Coarse Graining of Nonbonded Inter-particle Potentials Using Automatic Simplex Optimization to Fit Structural Properties
我们实现了一个粗粒化的过程来构建复杂分子的介观模型。最终的目的是获得更好的结果取决于慢模式的分子的属性。因此，在分子动力学模拟中考虑的粒子的数量减少，同时尽可能多地保留原始物质的性质。我们解决的问题，找到非键相互作用的参数，再现从实验或原子模拟的结构特性。该方法包括使用单纯形算法自动优化非粘结参数，以适应结构特性，如径向分布函数作为目标函数。此外，结构和热力学性质的任何混合可以包括在目标函数中。不同的球对称粒子间的潜力进行了讨论。除了演示Lennard-Jones液体的方法外，它还适用于几种更复杂的分子液体，如碳酸二苯酯，四氢呋喃和聚异戊二烯单体。
2000-08-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hard convex lens-shaped particles: Characterization of dense disordered packings
在硬凸透镜形颗粒（透镜）族中，纵横比等于2/3的颗粒是“最佳的”，因为这种透镜的最大随机堵塞（MRJ）填充实现了最高的填充分数$ϕ_{\rm MRJ} \simeq 0.73$。该值仅比$ϕ_{\rm DKP} = 0.76210\dots$低几个百分点，$ϕ_{\rm DKP} = 0.76210\dots$是相应的已知密度最大的结晶（简并）堆积的堆积分数。通过利用明显减少的倾向，这样的最佳透镜系统的位置和取向顺序，无序的包装，他们逐步产生的基于蒙特卡罗方法的程序从稀平衡各向同性流体相的致密的非平衡MRJ状态。这使得人们可以密切监测这些填料的（微）结构如何在MRJ状态形成过程中发生变化。计算的许多结构描述符所经历的逐渐变化可以连贯一致地追溯到硬颗粒之间的接触逐渐增加，直到在有效超均匀MRJ状态下达到每个透镜10个接触邻居的均衡平均值。与硬球的MRJ状态相比，这种最佳透镜的MRJ状态更致密（多孔性更小），更无序，并且无振动。这一系列特性使它们成为良好的玻璃形成剂。这一结论可能也适用于具有相应类似纵横比的其他硬凸单轴颗粒，无论它们是扁的还是长的，并且通过使用它们的合适的双轴变体，该组特性可能进一步改善。
2019-09-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Characterization of Void Space, Large-Scale Structure, and Transport Properties of Maximally Random Jammed Packings of Superballs
颗粒的致密无序堆积是物质、生物系统、粒状介质和胶体系统的低温无定形相的有用模型。非球形颗粒的密堆积的研究使人们能够确定旋转自由度如何影响堆积行为。在这里，我们研究超级球，一个大家庭的变形的领域，定义在三维空间的$|x_1|^{2p}+|x_2|^{2p}+|x_3|^{2p}\leq1$，其中$p>0$是一个变形参数，表示到什么程度的形状偏离一个领域。随着$p$从球点（$p=1$）增加，超级球达到立方对称，当$p<1$。超级球填料的先前表征已经表明，它们具有最大随机堵塞（MRJ）状态，其性质（例如，填充分数$ϕ$）随着$p$偏离1而非解析地变化。在这里，我们使用事件驱动的分子动力学算法产生MRJ超级球包装。我们通过研究它们的结构因子和谱密度的小$Q$行为来表征它们的大尺度结构，这表明这些填充是有效的超均匀的。我们表明，平均宽度$\bar{w}$是一个有用的长度尺度，使距离无量纲，以系统地比较不同形状的超级球。我们还计算了互补的累积孔径分布$F(δ)$，发现孔径随着$|1-p|$的增加而减小。从$F(δ)$，我们估计的流体渗透性，平均存活时间，和主要的扩散松弛时间的填料。此外，我们计算了扩散的可展性，发现长时间的幂律标度表明这些填充是超均匀的。我们的研究结果可以用来帮助通知颗粒材料的设计与目标密度和运输性能。
2022-05-06 cond-mat.soft
Particle jumps in structural glasses
结构玻璃中的粒子在暂时的平衡位置附近晃动，这种平衡位置很少通过比弛豫时间快得多的过程（称为粒子跳跃）发生变化。由于系统的弛豫是由于许多这样的跳跃的积累，它可以通过了解跳跃动力学的特点，连接到宏观弛豫的单粒子的短时运动。在这里，我们回顾了最近的研究结果在这个方向上，澄清粒子跳跃的功能，已被理解和那些仍在调查中，并检查粒子跳跃的玻璃化转变的不同理论中的作用。
2015-11-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Structural complexity in monodisperse systems of isotropic particles
最近的研究表明，相同的各向同性粒子可以形成复杂的晶体和准晶体。为了理解粒子间相互作用与其所稳定的结构之间的关系，研究了一类双尺度势的相行为。在二维中，相图具有许多先前在实验和模拟中观察到的相。三维系统包括每个晶胞有30个粒子的σ相，以前没有在模拟中生长，以及非晶态，我们发现在分子动力学中不可能结晶。我们认为，在单分散系统中的结构复杂性的外观有关的竞争最近邻距离和讨论的影响，我们的结果为大分子的自组装。
2008-07-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Anomalous structural evolution of soft particles: Equibrium liquid state theory
利用液态理论中的超网链近似，分析了具有简谐斥力的软球模型中电子对关联函数随密度的演化。正如在最近的实验中所观察到的堵塞软粒子，理论预测的“异常”（非单调）的第一个峰值的强度时，密度在恒定温度下增加的演变。这种结构异常是粒子柔软性的直接结果，可以从纯粹的平衡考虑来解释，强调了这种现象的普遍性。这种异常也被预测有一个非平凡的，“${\cal S}$形”，随着温度的演变，作为三个不同的效果之间的竞争的结果，我们详细描述。计算机模拟支持我们的预测。
2009-12-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Characterizing structural features of two-dimensional particle systems through Voronoi topology
本文提出一种基于Voronoi拓扑表征二维粒子系统局部结构的新方法，可准确识别高温晶体缺陷、区分无序系统并描述晶界，同时为开源软件VoroTop增加二维分析功能，支持高性能计算架构下数十亿粒子规模的分析。
2024-11-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.comp-ph
Structural signatures of mobility on intermediate time scales in a supercooled fluid
我们使用计算机模拟来探索的方式，在过冷流体中的中间时间尺度上的粒子位移相关的动态结构环境。我们研究的流体是硬球的二元混合物，表现出动态不均匀性的经典特征，包括分叉的单粒子位移分布（即，固定和移动粒子的亚群）。我们发现，不动的粒子，在他们的位移过程中，表现出更强的平均对相关性，他们的邻居比移动粒子，但不一定更高的平均配位数。我们讨论了结构和单粒子动力学之间的相关性如何取决于观测时间。
2010-04-06 cond-mat.soft
Quantifying Structural Dynamic Heterogeneity in a Dense Two-dimensional Equilibrium Liquid
我们研究了模型平衡流体的局部结构波动，目的是更好地理解最近对玻璃形成液体和其他强相互作用粒子系统（如脂质膜、尘埃等离子体、晶体界面动力学、蛋白质内部动力学等）的模拟和实验研究中确定的局部非均匀动力学的结构基础。我们用分子动力学模拟研究了二维单组分Lennard-Jones在一定密度和温度范围内的液晶和结晶相。我们通过基于立体角的曲面细分技术检查单个粒子的紧邻区域来识别三种不同的粒子结构类别。特别是，区域分布的社区揭示了具有六边形，五边形和正方形对称的笼子。在液相中，五边形单元似乎是主要的基序，而在完美晶体的情况下，固相是由六边形单元占主导地位。分别检查属于每个结构类的颗粒的空间组织表明，由在液体和固体内发现的六边形和五边形群体的颗粒形成的有限大小的簇，分别以互补的方式作为密度的函数生长，并且两种颗粒群体在液晶共存制度内渗透。有趣的是，不同的局部结构的粒子的人口，由相邻粒子的排列定义，被发现保持不同的扩散率计算的组成粒子的速度自相关的所有密度研究。我们的分析提供了一个新的分析方法和一个可能的框架，了解软材料的结构变化。
2018-09-17 cond-mat.soft
Bulk structural informations from density functionals for patchy particles
我们在经典的密度泛函理论的框架内，基于Wertheim的热力学微扰理论，研究了四价缔合粒子的整体结构性质。为此，我们计算一个有效的测试粒子的几何形状内的密度分布，并比较从计算机模拟获得的径向分布函数。我们证明了一个修改后的版本的功能提出的Yu和吴[J。化学物理。116，7094（2002）]的基础上的基本测量理论硬球产生准确的结果，虽然功能不满足确切已知的低密度限制。然而，在低温下，颗粒开始形成一个无定形四面体网络，模拟和理论之间的定量差异出现由于缺乏几何信息的补丁安排在后者。事实上，在这里，我们发现该理论更适合浮动键模型的模拟[J. Chem. Phys. 127，174501（2007）]，由于粒子之间的键更灵活，该模型表现出较弱的四面体有序。我们还证明了Segura \textit{et al.} [Mol. Phys.90，759（1997）]未能捕获基本的结构性质。
2018-11-23 cond-mat.soft
Effects of particle compressibility on structural and mechanical properties of compressed soft granular materials
颗粒材料的力学性能的变化，引起的颗粒的内在可压缩性的变化，通过基于有限元和接触动力学方法相结合的数值模拟进行了研究。组装的无热的2D颗粒进行准静态单轴压缩到接近$1$的包装分数。受赫兹极限接触力学的启发，我们表明，颗粒的可压缩性对全局和局部应力的影响，可以通过只考虑系统的填充分数来描述。这一结果，证明在整个范围内的可访问的包装分数的情况下，无摩擦的颗粒，仍然是相关的中等颗粒间的摩擦系数。摩擦颗粒所观察到的微小差异源于系统中的不可逆局部重组，后者由颗粒的可压缩性促进。
2020-04-02 cond-mat.soft
Scaling between Structural Relaxation and Particle Caging in a Model Colloidal Gel
在聚合物熔体和过冷液体中，玻璃态动力学的特征是单体或颗粒在它们的邻居形成的笼中的晃动。最近，在这样的系统中，描述了一个通用的标度形式，直接相关性，已经建立了晃动振幅和结构弛豫时间之间。在本文中，我们分析了玻璃态动力学出现的形成一个持久的网络模型胶体凝胶在非常低的密度。的凝胶网络的结构弛豫时间进行了比较，在短时间内，对应于本地化长度相关联的高能债券的存在下的均方位移。有趣的是，我们发现，相同类型的缩放为致密的玻璃系统举行。我们的研究结果很好地阐明了凝胶网络的协同重排和结构中的单粒子定位之间的强耦合。我们的研究结果进一步表明，标度捕捉玻璃动力学的基本物理元素。
2010-09-08 cond-mat.soft
Structural heterogeneity and its role in determining properties of disordered solids
基于能量均分的考虑，我们从正常振动模式出发构造了一个新的序参量，用以量化无序固体中的结构不均匀性。序参量与低温单粒子动力学和局域结构熵具有很强的空间相关性。为了表征粒子的作用与最有缺陷的局部结构确定的序参量，我们钉扎它们，并研究无序固体的性能如何响应钉扎。事实证明，这些粒子是负责准定域低频振动，不稳定性，软化，和非亲和无序固体。
2014-02-14 cond-mat.soft
4D Liquid-phase Electron Microscopy of Ferritin by Brownian Single Particle Analysis
蛋白质的功能和活性是其三维结构的结果。低温电子显微照片的单粒子分析从根本上改变了结构生物学，允许几乎任何类型的蛋白质的原子重建。虽然这种方法提供了可以与功能相关的三维结构信息的快照，但蛋白质结构生物学的新前沿是第四维，时间。在这里，我们建议使用液相电子显微镜，以扩大结构生物学的动态研究。我们在这里应用单粒子分析算法的布朗运动通过时间的蛋白质的图像;因此，布朗单粒子分析（BSPA）。BSPA能够将采集时间从冷冻EM中的数小时缩短到数秒，并获得有关构象变化、水合动力学和热波动影响的信息。BSPA提供了所有这些以前被忽视的方面，可能会导致一个新领域的边缘：动态结构生物学。
2019-07-07 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
