Effective squirmer models for self-phoretic chemically active spherical colloids
化学活性胶体在牛顿流体中的自运动的各个方面可以通过简单的化学活性模型加上其表面上的泳动滑移流体动力学边界条件来捕获。对于简单形状的颗粒（例如，球体）--如在许多实验研究中所采用的--在无界流体中以非常低的雷诺数移动，这种化学活性颗粒的模型有效地映射到研究得很好的所谓的流体动力学蠕动器上[S. Michelin和E. Lauga，J. Fluid Mech. \textbf{747}，572（2014）]。因此，直观上吸引人的类比“推/拉/中性”蠕动自然出现。在自扩散电泳的框架内，我们针对活性函数的多种选择（即，颗粒表面上的化学反应的空间分布和类型）。我们使用两个活性粒子的中心碰撞作为一个简单的，典型的情况下，证明在其他粒子或边界的存在下，化学活性胶体的行为可能是\textit{qualitatively}不同的，即使在远场，从一个表现出相应的“有效的蠕动”，从一个无界流体中的映射。这强调了理解化学活性颗粒的集体行为和几何约束下的动力学必然需要明确地解释流体动力学相互作用对由颗粒活性引起的化学物种分布的依赖性。
2018-04-06 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Hydrodynamic Swarming of Thermally Active Dimeric Colloids
自推进泳动胶体最近出现了作为一个有前途的途径设计的人工游泳者。这些游泳运动员将纯粹的泳动相互作用与复杂的流体动力学结合起来，流体动力学严重依赖于游泳运动员的形状。本文采用流体力学模拟的方法研究了憎热二聚体胶体的单粒子运动及其集体行为。电泳排斥和流体动力学的横向吸引相结合，有利于形成平面运动的集群。因此，所得到的扁平群中的流体动力学组件对这些二聚活性胶体非常特异。
2017-01-24 cond-mat.soft
Solute dispersion boosts the phoretic removal of colloids from dead-end pores
Yale University（耶鲁大学）
研究探讨了溶质分散对死端孔隙中胶体非平衡迁移的影响，发现溶质前沿的扩散增强了胶体去除，尽管局部梯度减弱，但整体迁移效率提高。
2025-10-28 cond-mat.soft physics.flu-dyn physics.geo-ph
Unravelling the role of phoretic and hydrodynamic interactions in active colloidal suspensions
主动流体包括由浸入流体环境中的元件组成的各种系统，其可以将某种形式的能量转换为定向运动;因此，它们在没有任何外部作用力的情况下本质上是不平衡的。活性物质物理学中的一个基本问题是如何理解自主推进和主体-主体相互作用的特征决定了系统的集体动力学。我们研究数值悬浮液的自推进diffusiophoretic胶体，在（准）-2D配置，占两个动态解决溶质介导的泳相互作用和溶剂介导的流体动力学相互作用。我们的研究结果表明，该系统显示不同的方案在改变胶体-溶质的亲和力，它开发了一个集群相的化学吸引力的情况下。我们研究了不同幅度的胶体活性的集群大小和集群形态的统计。最后，我们提供的证据表明，流体力学起着相关的作用，聚集动力学和集群形态，显着阻碍集群的增长。
2019-06-25 cond-mat.soft
Efficacy of self-phoretic colloids and microswimmers
在包含自电泳、自扩散电泳和自热泳的统一公式中，我们为任何具有轴对称表面活性和均匀电泳迁移率的球体提供了一个简单的积分核心，将相关表面通量转换为粒子速度。我们定义的功效，无量纲的效率样量表示的速度产生的单位绝对通量密度的表面上，这使得不同的电机设计的性能进行有意义的比较。对于在互补表面区域上具有分段均匀通量的二分设计，在整个几何形状范围内（通过球体到杆状的离散）和二分设计上绘制出功效，并确定了使功效最大化的中间纵横比。从文献中的实验数据进行比较。
2016-02-23 cond-mat.soft
Phoresis in cellular flows: from enhanced dispersion to blockage
在这篇文章中，我们研究了数值分散的胶体在一个二维的细胞流的存在下，施加的平均盐梯度。由于附加标量，胶体不完全遵循欧拉流场，而是具有与盐梯度$\mathbf{v}_\mathrm{dp}=α\nabla S$成比例的（小的）额外速度，其中$α$是泳动常数，$S$是盐浓度。我们研究了均匀分布的胶体的分层，以及它们的长期平均速度$\mathbf{V_m}$和有效扩散率$D_\mathrm{eff}$如何受到泳动漂移的影响。我们观察到两个制度的胶体动力学取决于阻塞标准$R=αG L/\sqrt{4 D_cD_s}$，其中$G$是平均盐梯度振幅，$L$的长度尺度的流动和$D_c$和$D_s$的胶体和盐的分子扩散系数。当$R<1$时，平均速度随着$V_m \propto αG \sqrt{Pe_s}$而强烈增强，$Pe_s$是盐Péclet数。当使用$R> 1$时，由于泳动漂移引起的可压缩性效应非常强，以致于沿隔膜发生胶体耗尽，抑制细胞间转运。
2022-09-21 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Which Interactions Dominate in Active Colloids?
尽管有越来越多的证据表明，活性胶体用于游泳的相同梯度会引起重要的交叉相互作用（泳动相互作用），但在大多数多体描述中，它们仍然被忽略，也许是为了避免复杂性和未知参数的动物园。在这里，我们推导出一个简单的模型，它减少了泳远场相互作用对相互作用的强度主要是由一个真正的参数（游泳速度）控制。该模型表明，泳相互作用是一般重要的自泳胶体（除非有效的筛选的泳场是强大的），并应占主导地位的典型情况下的半涂层和适度不均匀的表面流动性的流体动力学相互作用。不同于标准的极小模型，但根据规范的实验，我们的模型一般预测在低密度的活性胶体的动态聚类。这表明，动态集群可以出现从筛选电泳吸引力和积极的扩散的相互作用。
2019-01-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nonreciprocal collective dynamics in a mixture of phoretic Janus colloids
研究具有不同催化涂层和趋化迁移率的Janus胶体二元混合物，通过粗粒化耦合密度与极化场揭示多种非互易集体不稳定性，并实现Nonreciprocal Cahn-Hilliard模型的微观机制。
2024-02-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Orbits, spirals, and trapped states: Dynamics of a phoretic Janus particle in a radial concentration gradient
本文提出球形趋化Janus粒子在径向浓度梯度中的理论模型，解析其速度，发现较线性梯度更丰富的动力学行为（含圆形轨道与俘获态），并揭示趋化迁移率比是调控关键，为微尺度操控与表面性质测量提供新途径。
2025-05-26 cond-mat.soft
Effect of the interaction strength and anisotropy on the diffusio-phoresis of spherical colloids
温度、浓度或静电势的变化不能对体相流体施加力;然而，它们可以对（纳米）胶体溶质周围的微观边界层中的流体施加力，导致所谓的泳动流。在这里，我们提出了一个模拟研究的泳流周围的球形胶体举行固定的浓度梯度。我们表明，由此产生的流速依赖于非单调的强度的胶体-流体相互作用。这种非单调依赖性的原因是溶质颗粒被有效地捕获在胶体周围的壳中，并且不能有助于扩散电泳。我们还观察到，流量敏感地依赖于溶质-胶体相互作用的各向异性。
2020-01-22 cond-mat.soft
Shape dependent phoretic propulsion of slender active particles
本文从理论上研究了雷诺数为零时，薄（细）胶体在表面不对称化学反应驱动下的自推进问题。利用匹配渐近展开法，得到了胶体自推进速度与其形状和表面物理化学性质的函数关系。杆状游泳者的自泳力学比球形游泳者具有更丰富的行为谱，这是由于存在两个小的长度尺度，即杆的细长度和滑动层的宽度。这就导致了在考虑细长消失的极限时的微妙之处。因此，即使对于非常细的杆，沿着游泳者的表面的曲率分布，即其形状，在确定推进效率方面起着令人惊讶的作用。我们发现，薄圆柱形的自泳游泳运动员钝端移动速度比薄长椭球形的游泳运动员具有相同的长宽比。
2017-11-16 cond-mat.soft
Hydro-chemical interactions in dilute phoretic suspensions: from individual particle properties to collective organization
Janus泳动胶体（JPs）自推进作为自生的化学梯度的结果，并表现出自发的非平凡的动力学泳动悬浮液内，长度尺度远大于微观游泳者的大小。这种集体动力学产生于（i）粒子的自推进速度，（ii）粒子之间的吸引/排斥化学介导的相互作用和（iii）它们在周围介质中引入的流动扰动的竞争。这三种组分的含量直接取决于胶体表面的形状和物理化学性质。由于这种联系，我们适应最近流行的动力学模型的化学活性JP的稀释悬浮液中的颗粒的远场流体动力学和化学签名的内在联系，并明确确定的设计属性。使用线性稳定性分析，我们表明，自推进可以诱导波选择机制，某些粒子的配置与实验观察一致。对完整的动力学模型进行了数值模拟，分析了化学和流体动力学相互作用在非线性动力学中的相对重要性。我们的研究结果表明，在粒子密度的规则图案促进化学信号，但防止由极化粒子集体产生的强流体流动，无论其趋化或抗趋化性质（即拉和推游泳）。
2020-09-24 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Collective dynamics of chemo-mechanical colloidal chains with active tips
Indian Institute of Technology Madras（印度马德拉斯理工学院）
本研究探究带化学活性末端的半柔性胶体链的集体动力学，通过调控链长、面积分数和泳动耦合符号绘制非平衡相图，揭示多种集体态及粗粒化理论的适用性，为活性物质集体行为提供可实验实现的极简机制。
2026-09-02 cond-mat.soft
Clustering-induced velocity-reversals of active colloids mixed with passive particles
最近的实验表明，胶体悬浮液可以自发地自组装成各种内部结构，尺寸和动力学性质的致密集群时，掺杂活性Janus粒子。典型的是，这些星团在形成过程中以弹道方式移动，但动态地恢复它们的速度，并暂时与它们所包含的Janus粒子的自推进方向相反。在这里，我们探索了一个简单有效的模型，胶体混合物，它允许再现实验中看到的大多数方面，包括形态和速度反转的集群。我们将后者归因于被动颗粒对活性胶体帽的非互惠电泳吸引力，即使在紧密接触时也会发生，并将活性颗粒向后推。当电泳相互作用是排斥的，反过来，它们会导致动态聚集的被动胶体的化学密度最小值所产生的活性粒子，最近在实验中看到的;在其他参数制度，他们诱导旅行前的活性粒子所追求的被动共存的活性气体。
2019-09-20 cond-mat.soft
Self-organization of active colloids mediated by chemical interactions
该研究探究多化学物种反应网络与多胶体物种参与反应的体系中活性胶体的自组织，对比不同反应类型的胶体体系行为，发现引入化学反应网络参数可拓展胶体自组织设计空间，产生丰富非平衡结构。
2024-01-08 cond-mat.soft
Flocking transition in phoretically interacting active particles with pinning disorder
Indian Institute of Technology Madras（印度马德拉斯理工学院）
研究发现，通过引入旋转但不平移的障碍物，可以调控活性胶体的群体过渡行为。
2026-02-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Phoretic interactions in two-medium wedge geometries
School of Mathematics and Statistics, The Open University（开放大学数学与统计学院）
本文针对双介质楔形几何中极限佩克莱数与雷诺数下的活性胶体扩散泳动，采用傅里叶-孔托罗维奇-列别杰夫变换得到精确解，揭示几何与界面性质对泳动的调控作用，为受限多相环境的泳动输运控制提供了框架。
2026-09-29 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Emergent behavior in active colloids
活性胶体是微观粒子，其通过将从其环境中提取的能量转化为定向运动而在粘性流体中自推进。我们首先解释如何artificial microswimmer向前移动产生近表面的流场通过自泳或自诱导Marangoni效应。然后，我们讨论了通用功能的动态单个活性胶体在散装和禁闭，以及在重力，场梯度和流体流动的存在下。在第三部分中，我们回顾了活性胶体悬浮体的涌现集体行为，着重于它们的结构和动力学性质。在总结实验观察的基础上，我们对集体运动的活性胶体模型的进展进行了概述。虽然活跃的布朗粒子被大量用于研究大尺度的集体动力学，但需要更先进的方法来探索流体动力学和泳动粒子相互作用的重要性。最后，提出了量化涌现集体行为的物理方法。
2016-01-25 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Solute-mediated colloidal vortex in a microfluidic T-junction
本文通过微流控实验、数值模拟和理论建模，揭示T型结中扩散渗透流与扩散泳的耦合可在无惯性条件下形成胶体涡旋，并导致与常规预期相反的胶体分离与聚焦，同时给出涡旋出现的判据。
2024-09-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Self-assembly of catalytically active colloidal molecules: Tailoring activity through surface chemistry
本文研究了催化活性胶体的非均相稀悬浮液作为离子体系的非平衡模拟物，它具有作用-反应对称性破缺的显著特征。发现对称涂覆的胶体结合起来形成自组装分子，这些分子可以是惰性的或具有净平移速度和自旋形式的自发活动，这取决于它们的对称性和它们的成分。活性的类型可以通过改变控制表面反应和泳动漂移的表面化学和环境变量来调整。
2014-01-15 cond-mat.soft
Interactions in Active Colloids
在过去的二十年里，合成胶体试剂的发展取得了显着的进展，这些试剂能够在无偏的环境中在微尺度上产生定向运动。这些自推进粒子通常因其自组织成动态非平衡结构的巨大潜力而受到称赞，例如生活集群，同步超级转子结构或自推进分子，其复杂性在生活世界之外很少发现。然而，许多这些结构的形成和动力学的确切机制仍然几乎不为人所知，这可能取决于我们对活性胶体如何相互作用的理解。特别是，除了显示出从被动胶体（范德华，静电等）中众所周知的相对短程的相互作用之外，活性胶体显示出新颖的流体动力学相互作用以及电泳和基质介导的“渗透”交叉相互作用，其取决于体系中胶体对其它胶体诱导的电泳场梯度的作用。本文讨论了这些相互作用的复杂性和有趣的性质，这些相互作用通常是长程的，非瞬时的，非成对的和非互惠的，这可能是未来非平衡胶体材料设计的关键成分。除了简要概述我们对这些相互作用的理解的最新进展之外，本文的主要目的是强调开放的关键问题和相应的开放挑战。
2021-10-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Spontaneous chiralization of polar active colloids
极性活性颗粒构成能够沿着由其极轴给出的优先方向推进的广泛类别的合成胶体。在这里，我们展示了一个通用的自泳机制，导致他们的自发手性通过对称性破缺不稳定性。我们发现，从一个极性的一个手征对称性的活性粒子的过渡的特点是积极的旋转和圆形轨迹的出现。我们表明，不稳定性是由溶质的平流，相互作用不同的两个部分的颗粒表面，它发生通过超临界干草叉分叉。
2021-01-29 cond-mat.soft
Anomalous Diffusion of Symmetric and Asymmetric Active Colloids
随机动力学的胶体颗粒的表面活性-在催化反应或颗粒释放的形式-和自泳效应进行了研究分析。三个不同的时间尺度对应的惯性效应，溶质重新分配，旋转扩散被确定和示出，导致过多的不同制度，涉及惯性，推进，异常和扩散行为。对于对称的活性胶体，发现均方位移具有超扩散$t^{3/2}$行为的区域。在最长的时间尺度上，有效的扩散系数被发现具有非单调依赖于胶体的大小。
2009-04-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Anomalous fluctuations in a droplet of chemically active colloids or enzymes
本研究通过布朗动力学模拟探究化学活性胶体或酶聚集形成的活性液滴的动力学，发现其具备从类流体到类固体的多样行为及非高斯位置涨落，为理解生命系统非平衡活动的驱动机制提供了新见解。
2024-01-26 cond-mat.soft physics.bio-ph
Comment on Influence of non-conservative optical forces on the dynamics of optically trapped colloidal spheres: The fountain of probability, arXiv:0804.0730v1
我们证明了Y. Roichman等人的研究不足以证明静态光阱中存在被捕获粒子的循环。
2008-06-27 cond-mat.soft
Effective interaction between active colloids and fluid interfaces induced by Marangoni flows
我们从理论上表明，在流体-流体界面附近，单个活性胶体颗粒产生，例如，化学品或温度梯度经历流体动力学起源的有效力。这种力是由于颗粒活动引起的马兰戈尼应力驱动的流体流动;它随着与界面的距离而非常缓慢地衰减，并且可以是吸引力或排斥力，这取决于活动如何改变表面张力。我们表明，对于典型的系统，这种相互作用可以主导的动态相比，布朗运动，分散力，或自泳效应的粒子。在有吸引力的情况下，相互作用促进粒子在界面处自组装成晶体状单层。
2015-12-15 cond-mat.soft
Diffusiophoretic Brownian dynamics: characterization of hydrodynamic effects for an active chemoattractive polymer
本文优化泳动布朗动力学以匹配显式溶剂流体力学结果，揭示活性趋化聚合物的塌缩转变及回转半径、弛豫时间随链长的非单调增长。
2024-06-14 cond-mat.soft
Using colloidal deposition to mobilize immiscible fluids from porous media
胶体颗粒有望从多孔介质中动员和去除捕获的不混溶流体，并对关键的能源和水应用产生影响。大多数研究集中于使用可以定位在不混溶流体界面处的颗粒来实现这一目标。因此，研究人员通常寻求优化颗粒的表面活性，以及它们自由移动通过孔隙空间的能力，同时最小限度地沉积到周围的固体基质上。在这里，我们证明，沉积可以，令人惊讶的是，促进动员被困流体从多孔介质，而不需要任何表面活性。使用共聚焦显微镜，我们直接可视化的胶体颗粒和捕获的不混溶流体在一个透明的，三维（3D）多孔介质。我们发现，作为非表面活性颗粒沉积在固体基质上，越来越多的被困流体变得动员。通过分析沉积的程度以及被困液滴的几何形状，我们解开了基本的物理学，在孔隙尺度上：沉积增加了被困液滴上的粘性应力，克服了使它们被困的毛细作用的影响。给定捕获流体的初始分布，这种分析使我们能够预测通过胶体沉积动员的流体的程度。总之，我们的工作揭示了一种新的方式，可以利用胶体动员被困流体从多孔介质。
2020-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Electrostatic interaction between colloidal particles trapped at an electrolyte interface
研究了在小间距条件下，两种不互溶电解质溶液界面上胶体粒子间的静电相互作用。在一个适当的模型内，静电势以及表面和线相互作用能的精确解析表达式得到。他们表明，广泛使用的叠加近似，这是通常适用于胶体颗粒之间的大距离，定性失败，在小距离和定量是不可靠的，即使在大距离。我们的研究结果有助于改进描述的胶体颗粒之间的相互作用被困在流体界面。
2014-02-27 cond-mat.soft physics.chem-ph
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
Reconfigurable assembly of nematic colloids commanded by photoactivated surface patterns
在综合化学过程中，固体或液体微观夹杂物的输运被提出了不同的电泳驱动机制。然而，可逆地解决流动路径、速率和局部反应物浓度的能力尚未实现。在这里，我们表明，与光敏自组装单层化学改性的基板允许直接命令的组装和运输的大型合奏的微米尺寸的颗粒和液滴分散在一个薄层的各向异性流体。我们的策略分离的粒子驱动，实现通过AC电泳，和转向，实现的弹性调制的主机的流体。夹杂物响应单独或集体模式以下任意可重构的路径通过UV/蓝色照明压印。仅仅依靠一般的材料特性，所提出的程序是通用的，足以发展的应用程序，涉及无生命的或活的材料。
2014-06-22 cond-mat.soft
Absence of logarithmic attraction between colloids trapped at the interface of droplets
我们指出并纠正了EPL 75（2006）978中的几个数学错误。因此，我们的结论是，没有几何变化的界面变形，在EPL的索赔相反。
2006-11-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Non-equilibrium dynamics of an active colloidal "chucker"
我们报告了“吸盘”动力学的蒙特卡罗模拟：一种胶体粒子，从其表面各向同性地以恒定速率k_c发射较小的溶质粒子。我们发现，随着k_c的减小，卡盘的扩散常数增大，正如最近理论上预测的那样。当k_c较大时，由于拥挤效应，卡盘扩散较慢。我们比较我们的模拟结果的“点粒子“朗之万动力学方案中的溶质浓度场的计算分析，并在其中可以包括流体动力学效应，虽然在一个近似的方式。通过模拟卡盘的拖动，我们得到了违反涨落耗散定理的表观迁移率系数的估计。我们还计算了一个吸盘沉积在排斥或吸收溶质颗粒的表面上的概率密度分布，发现在这两种情况下，稳态分布是非常不同的。我们的模拟的灵感来自生物的例子exopolyspheride生产细菌，以及最近的实验，模拟和理论工作的泳胶体“游泳者”。
2010-04-06 cond-mat.soft
Double Mpemba effect in the cooling of trapped colloids
本研究通过数值模拟与理论计算，发现陷阱胶体颗粒冷却时存在冷却时间随初始温度两次下降的双重 Mpemba 效应，并证明机器学习可预测该效应以加速复杂系统分析。
2024-06-27 cond-mat.soft
Active colloids in complex fluids
我们回顾了最近的工作，积极的胶体或游泳者，如自我推进的微生物，泳动胶体颗粒，和人工微机器人系统，在流体般的环境中移动。这些环境可以是水状的和牛顿的，但通常可以包含大分子、柔性聚合物、软细胞或硬颗粒，其赋予流体复杂的非线性流变特征。虽然在了解活性胶体如何在牛顿流体中移动和相互作用方面取得了重大进展，但对活性胶体在复杂和非牛顿流体中的行为知之甚少。一个新兴的文献开始显示如何流体流变学可以显着改变个人游泳者的步态和速度。同时，运动的游泳者诱导时间依赖性的三维流体流动，其可以改变介质（流体）流变性质。这种双向的，非线性耦合在微观尺度上有着深远的影响，在中观和宏观尺度：稳态悬浮特性，紧急集体行为，和被动示踪粒子的运输。最近令人兴奋的理论结果和当前关于量化这些复杂的活性流体的争论突出了概念上简单的实验来指导我们理解的必要性。
2016-02-08 cond-mat.soft physics.bio-ph
Island Hopping of active colloids
本文通过实验观察交流电场驱动的Janus粒子在二氧化硅粒子岛屿间的二维运动，提出流体动力力矩导致其接近岛屿时系统性重新定向。
2023-03-31 cond-mat.soft
Casimir Interaction between Polydisperse Colloids Trapped at a Fluid Interface
Faculty of Physics, K.N. Toosi University of Technology（物理学院，K.N. 托西理工大学）
研究多分散性胶体在流体界面的Casimir相互作用，发现尺寸不对称性对多体相互作用有显著影响，尤其在长距离范围内，胶体运动性与几何形状的相互作用增强了对尺寸不对称性的敏感性。
2025-10-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Influence of non-conservative optical forces on the dynamics of optically trapped colloidal spheres: The fountain of probability
我们从实验和理论上证明了被困在静态光镊中的胶体球不会达到平衡，而是达到一个稳定的状态，在这个状态下，它的概率通量跟踪出一个环形涡旋。这种非平衡行为可以归因于非保守光学力对热涨落的微妙偏置。因此，循环球充当布朗马达。我们简要地讨论了这种效果的研究中，光镊已被视为潜在的能量井的分支。
2008-04-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-chemophoresis in the thin diffuse interface approximation
Universidad de Sevilla（塞维利亚大学）；Instituto Carlos I de Física Teórica y Computacional（卡洛斯一世理论与计算物理研究所）
本文研究了薄扩散界面近似下自化学趋化作用的机制，通过球形粒子的积分表示法重新审视了趋化速度的计算方法，并探讨了近似条件对粒子运动的影响。
2024-07-04 cond-mat.soft
Active colloids at fluid interfaces
如果活性Janus颗粒被捕获在液体和流体之间的界面处，则由于两个相邻流体相之间的粘度对比，其沿着界面的自推进运动受到颗粒上的净扭矩的影响。对于一个简单的模型，一个活跃的，球形的Janus胶体，我们分析的条件下，沿界面发生翻译，我们提供相应的持久性长度的估计。我们表明，在某些条件下，这样的粒子的持久性长度是显着大于相应的散装液体，这是在最近的实验研究中观察到的趋势。
2016-02-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Pairing, waltzing and scattering of chemotactic active colloids
本研究揭示趋化/抗趋化活性胶体对的多种动力学行为及调控机制，分类了束缚态不动点与分岔，为活性胶体系统的动力学研究提供了新见解。
2019-01-08 cond-mat.soft physics.bio-ph
Shape-specific fluctuations of an active colloidal interface
Indian Institute of Technology Madras（印度理工学院马德拉斯分校）；University of Luxembourg（卢森堡大学）
研究了具有特定形状的主动胶体界面的波动特性，发现其高度波动遵循新的标度指数，而取向波动表现出负粗糙度指数，揭示了非平衡普遍类的特征。
2026-02-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Pattern formation in colloidal explosions
我们研究了非平衡斑图形成时出现的磁排斥胶体，光镊捕获，突然释放，形成胶体爆炸。对于多个胶体在一个单一的陷阱，我们观察到一个模式的扩大同心环。对于单独被困在一条线上的胶体，我们观察到爆炸与锯齿形图案，即使在磁相互作用比那些打破平衡的线性对称性弱得多时，仍然存在。理论和计算机模拟定量地描述了这些现象，无论是在平衡状态下还是在平衡状态下。模式谱的分析使我们能够准确地量化的非谐波性质的光阱。胶体爆炸提供了一种新的方式来产生良好的特征的非平衡行为的胶体系统。
2011-07-23 cond-mat.soft
A lattice Boltzmann model for self-diffusiophoretic particles near and at liquid-liquid interfaces
介绍了一种新的基于多相多组分格子玻尔兹曼方法的介观计算模型，用于模拟存在液-液界面的自泳粒子。我们的模型具有完全解析的溶剂流体动力学，由于其多功能性，它可以处理多物理问题的重要方面，包括颗粒润湿性和产品在两个液相中的溶解度差异。该方法在简单的数值实验中得到了广泛的验证，其结果在理论上是可预测的，然后应用于研究界面附近和界面处捕获的活性粒子的行为。我们发现，它们的运动可以通过调整相关的控制参数，如泳动迁移率，接触角和产品的溶解度不同地转向。
2022-02-03 cond-mat.soft physics.comp-ph
Dynamical steady-states of active colloids interacting via chemical fields
利用布朗动力学模拟方法研究了单层化学活性自泳胶体的动力学稳态随填充率和自推进速度的变化关系。我们专注于一个化学场诱导竞争的吸引力的位置和排斥取向的相互作用的情况下。通过分析团簇的尺寸分布、局域密度分布以及六角序参量，我们区分出四种不同的动力学状态：坍缩态、活性气体态、动力学团簇态和运动诱导相分离态.长程化学场诱导的相互作用将运动诱导的相分离（MIPS）的发生转移到中等自推进速度下的非常低的填充分数。我们还发现，在最大的集群中的粒子的分数是一个合适的序参量表征动态相变从一个活跃的气体或动态集群稳定状态相分离状态时，增加的包装分数。序参量在中间自推进速度下从活性气体到MIPS-like状态时不连续地变化，而在较大的活性下连续地变化，其中系统经历从动态聚集状态到MIPS-like状态的过渡。
2022-03-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
From Clarkia to Escherichia and Janus: the physics of natural and synthetic active colloids
活性胶体是从其环境中吸收自由能并利用该能量进行内在非平衡活动（如生长、复制和自我推进运动）的颗粒悬浮液。活性胶体的一个明显的例子是细菌的悬浮液，如大肠杆菌，它们的物理尺寸几乎总是在胶体范围内。合成的自推进颗粒最近也变得可用，例如双面或Janus，通过在其表面上的不同化学反应驱动自泳运动而推进的颗粒。在这些讲座中，我给一个教学介绍的物理学的单粒子和集体性质的活性胶体，重点是自我推进。我将比较和对比“游泳者”悬浮液中的现象与被动粒子悬浮液的行为，在被动粒子悬浮液中只有布朗运动（由罗伯特·布朗在野花{ \it Clarkia pulchella}花粉的颗粒中发现）是相关的。我将特别关注与使用这些活性颗粒悬浮液进行实验有关的问题，例如如何确定悬浮液的游泳速度分布，并包括一个附录，以指导物理学家开始培养能动细菌。
2013-06-20 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
Stochastic energetics of a colloidal particle trapped in a viscoelastic bath
本文研究粘弹性浴中过阻尼布朗粒子的能量交换统计，推导了能量概率密度函数的解析表达式，并通过光学捕获实验验证了理论结果。
2023-09-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Colloidal Particles at Chiral Liquid Crystal Interfaces
在两种流体之间的界面处捕获的胶体颗粒可以形成各种不同的结构。用液晶代替其中一种流体增加了相互作用的复杂性，并导致更大范围的可能结构。当胶体粒子与液晶相中的缺陷相互作用时，新的行为出现了。在这里，我们讨论的胶体在各向同性界面的模板。
2014-03-19 cond-mat.soft
Anisotropies in thermal Casimir interactions: ellipsoidal colloids trapped at a fluid interface
研究了两个椭球粒子在两相流体界面上的有效相互作用，这种有效相互作用是由界面的热涨落引起的。在该系统中，粒子对界面长程涨落的限制产生了涨落诱导力，它等价于Casimir型相互作用，在界面平面上是各向异性的。由于胶体相对于界面法线的位置和方向也可能波动，因此该系统是具有波动边界条件的卡西米尔效应的一个例子。在这里所采取的方法中，Casimir相互作用被重写为一个辅助电荷密度的波动多极矩之间的相互作用--这些波动耦合到接触线位置的多极矩的波动（由于胶体的可能的位置和取向波动）。我们得到明确的Casimir相互作用的行为在大距离任意椭球长宽比的表达式。如果胶体波动被抑制，在大距离的Casimir相互作用是各向同性的，有吸引力的和长范围的（双对数的距离）。然而，如果包括胶体波动，在大距离的卡西米尔相互作用的变化，在相反的距离幂律，并成为各向异性。如果只考虑胶体中心的垂直涨落，则主导幂为4，如果考虑取向涨落，则主导幂为8。
2009-04-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Exploiting imperfections: Directed assembly of surface colloids via bulk topological defects
我们利用受限液晶固有的长程弹性场将困在液晶界面的胶体颗粒组装成具有复杂对称性和填充的可重构结构。在空气和液晶液晶5CB之间的界面处捕获的具有垂面锚定的球形胶体在指向矢场中产生四极畸变，导致颗粒排斥并因此形成具有三角形习性的紧密堆积组件。在这里，我们报告复杂的，开放的结构，通过与缺陷的相互作用组织在散装。具体地说，通过在具有垂面锚定条件的微柱阵列中限制半导体液晶，我们导致缺陷环在样品本体中的明确定义的位置处形成。这些缺陷导致弹性形变，其引导界面捕获的胶体组装成环状组装体，即使当微柱完全浸没在微柱中时，环状组装体也概括了缺陷的几何形状。当胶体的表面密度是高的，它们形成一个环附近的缺陷和一个六角晶格远离it.As地形复杂的基板很容易制造和液晶缺陷很容易重新配置，这项工作奠定了基础，一个新的，强大的机制，通过控制表面锚定和相关的体缺陷结构，动态地直接组装在大面积上。
2013-09-24 cond-mat.soft
Attractions between charged colloids at water interfaces
分析了带电胶体在水界面处的有效势。它由一个排斥静电和吸引毛细管部分，这两个渐近都显示偶极-类行为。对于足够大的胶体电荷，毛细吸引力在大分离处占主导地位。如果水的德拜屏蔽长度和胶体半径具有可比的大小，则总有效势在中间分离时呈现最小值。
2005-08-01 cond-mat.soft
Capillary-induced interactions between colloids at an interface
在一个一般的框架内，我们研究了有效的，变形引起的相互作用被困在流体界面处的两个胶体之间。作为应用，我们考虑了带电胶体在静电场作用下的界面变形。有效的相互作用是有吸引力的，并克服了直接的静电斥力在大分离，如果系统不是机械隔离。否则，净吸引力似乎只有在足够大的胶体电荷时才有可能。
2005-09-13 cond-mat.soft
Comment to "Multipolar expansion of the electrostatic interaction between charged colloids at interfaces"
我们提出了一个评论多明格斯等最近的一份文件。他们声称，在由电介质和屏蔽相形成的界面处捕获的带电胶体之间的静电相互作用对于$d^-3$级总是各向同性的。基于这一结果，他们声称胶体之间不存在$d^-3$级的面内偶极吸引，与以前的建议相反。我们指出，他们的分析是不完整的和各向异性（偶极）之间的相互作用的胶体可以存在的顺序$d^-3$。
2007-08-19 cond-mat.soft
Effective pair interactions between colloidal particles at a nematic-isotropic interface
利用Landau-de Gennes自由能理论研究了平行圆柱胶体粒子在向列相-各向同性界面处的相互作用。我们发现有效相互作用势是非单调的。由于拓扑缺陷的产生/湮灭，相应的力-距离曲线在接近/分离时表现出跳跃和滞后。最小化的结果表明，一个简单的经验对潜在的有效的胶体-胶体在界面上的相互作用。我们建议，界面介导的相互作用可以发挥重要的作用，在自组织和聚集的胶体粒子在这样的接口。
2005-01-24 cond-mat.soft
