Transition from Cassie to Wenzel state in patterned soft elastomer sliding contacts
在本文中，我们提出了一个实验和理论分析之间的接触形成一个光滑的弹性体透镜和弹性体基板微图案与六角形阵列的圆柱形支柱。我们表明，使用JKR模型加上一个完整的描述之间的支柱，顶部之间的过渡到完全接触的衬底的变形时，正常负载增加到一个很好的预测阈值以上。我们还表明，以上的发病充分接触，充分接触的面积的演变是服从一个简单的缩放。
2012-01-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Block Copolymer Films with Free Interfaces: Ordering by Nano-Patterned Substrates
我们研究嵌段共聚物（BCP）图案化的基板上，其中顶部聚合物膜表面不受约束，但它是一个自由的界面，自适应其形状。特别是，我们调查的自由界面起伏的BCP膜的润湿诱导的纳米图案化的基板的组合效果。对于有限体积的BCP材料，我们发现平衡液滴由共存的垂直和平行的层状域。BCP的自组装地形图案化的基板上进行了研究，它被发现，自由界面诱导的混合形态的平行和垂直域耦合与非平坦的自由界面。在这两种情况下，自由界面放松了强约束，否则将由一个固定的顶部边界（这是常用的模拟），并强烈影响BCP排序。我们的研究有一些有趣的后果，实验装置的图形外延和纳米压印光刻。
2012-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Competing Alignments of Nematic Liquid Crystals on Square Patterned Substrates
本文从理论上分析了限制在具有正方形图案的基片之间的双折射液晶，这些正方形图案可以促进垂直和平面取向。两种方法被用来阐明的行为，在很大范围内的长度尺度：蒙特卡罗模拟硬粒子和Frank-Oseen连续理论。这两种方法都预测了沿正方形边缘的大体积中的简并方位角对准;连续计算还揭示了如果与图案相关联的极性锚定能量足够弱，则锚定过渡到对角对准的可能性。与以前分析的条纹系统不同，蒙特卡罗模拟表明，对于足够薄的细胞，没有“桥接”过渡。在何种程度上，这些几何图案化的系统类似于地形图案化的基板，如方井，也进行了讨论。
2012-07-06 cond-mat.soft
Lateral organization in mixed lipid bilayers supported on a geometrically patterned substrate
脂质在生物膜中的组织对于细胞功能如信号转导和膜运输是必不可少的。一个主要的挑战是如何控制横向脂质组成的支持膜，这是至关重要的生物传感器的设计和细胞过程的调查。在这里，我们进行的第一个理论研究的横向组织的混合脂质双层诱导的几何图案化的基板，并检查图案化的基板诱导的结构形成的物理机制的支持脂质双层。丰富多样的脂质成分分离受到调节，并且结果可以很好地解释最近的实验工作[Yoon，T. Y.等人，\textit{Nat. Mater.} \textbf{5}，281（2006）和Parthasarathy，R.等人，\textit{Langmuir} \textbf{22}，5095（2006）]。本研究提供了一个全面的理解，通过统一这些实验证据的机械控制膜组件的空间组织。
2006-11-03 cond-mat.soft
Liquid-crystalline Casimir effect in the presence of a patterned substrate
我们考虑一个双折射液晶由两个平行的平面界面，一个是横向均匀的，另一个由基板赋予周期性的化学条纹图案。基于连续介质理论，我们分析了横向图案对液晶Casimir力的影响，Casimir力作用在距离d处的液晶盒界面上，由于液晶盒指向矢的热涨落。对于比图案周期性大得多的d，图案化衬底的影响可以通过均匀的有效锚定能量来描述。通过调整这个参数，我们恢复以前的结果为液晶卡西米尔力。对于一般情况，即，更小的分离，我们提出了新的数值结果。
2004-05-28 cond-mat.soft
Liquid Nanodroplets Spreading on Chemically Patterned Surfaces
通过表面能图案化来控制液滴在表面上的空间分布可用于通过选择性液体/固体润湿来控制材料向指定区域的输送。虽然存在对异质衬底上的液滴的平衡形状的研究，但对相应的润湿动力学知之甚少。我们通过研究，通过大规模的原子模拟，液体纳米液滴扩散在化学图案化的表面上，对阐明这一主题的细节取得了重大进展。提出了一个模型，为线的聚合物液体（液滴）在基板上的润湿（平衡接触角约0度）和非润湿（平衡接触角约90度）材料的交替带。液滴扩散进行了比较不同波长的图案和强度的表面相互作用的润湿条。对于小波长，液滴部分地在基底的润湿和非润湿区域上扩散以获得小于90度的有限接触角。在这种情况下，扩散的程度取决于润湿区域中的相互作用强度。观察到一个过渡，使得对于大波长，液滴通过从非润湿区域拉动材料而仅在基板的润湿区域上扩散。在大多数情况下，前体膜以强烈依赖于相互作用强度的速率在基底的润湿部分上铺展。
2005-11-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dynamics of gravity driven three-dimensional thin films on hydrophilic-hydrophobic patterned substrates
我们数值研究不稳定重力驱动的三维液体薄膜的纵向条纹和棋盘排列的疏水图案化基板上的动力学。薄膜可以优先在亲水性纵向条纹上引导，而指状物在相邻的疏水性条纹上发展，如果它们的宽度足够大。在棋盘图案上，膜指进发生在疏水域上，而侧向扩展有利于亲水域，提供了调节膜的生长速率的机制。通过运动学的参数，我们定量预测的接触线上的棋盘安排的增长率，提供了第一步的潜在技术，控制薄膜生长的实验装置。
2010-01-20 cond-mat.soft
Comparing kinetic Monte Carlo and Thin-Film Modeling of Transversal Instabilities of Ridges on Patterned Substrates
我们采用动力学蒙特卡罗（KMC）模拟和薄膜连续模型来比较研究横向（即，Plateau-Rayleigh）不稳定性。它表明，发生不稳定性的演变定性同意两个模型之间的一个单一的脊以及两个弱相互作用的脊。特别是，它示出了两个模型的不稳定性发生在定义良好的长度和时间尺度上，对于KMC模型，显着大于热力学波动的内在尺度。这进一步证明了相似的色散关系表征的线性不稳定模式。
2017-03-02 cond-mat.soft
Normal and lateral critical Casimir forces between colloids and patterned substrates
我们研究的正常和横向有效的临界Casimir力作用于一个球形胶体浸没在一个关键的二元溶剂和接近的化学结构基板交替吸附偏好。我们计算了相应势的普适标度函数，并将我们的结果与最近的实验数据进行了比较[Replika F.，Zvyagolskaya O.，Hertlein C.赫尔顿湖，和Bechinger C.，物理学评论快报，101，208301（2008）]。实验电位被正确地捕捉到我们的预测，只有通过占基板图案的几何细节，根据我们的理论，临界卡西米尔力原来是一个敏感的探针。
2009-12-17 cond-mat.soft
Surface-directed Spinodal Decomposition on Morphologically Patterned Substrates
本文是对{ \it表面定向旋节分解}（SDSD）的两部分论述中的第二部分，即，在被二元混合物的组分之一润湿的表面处润湿和相分离的动力学的相互作用。在我们的第一篇论文[P. Das，P.K. Jaiswal和S. Puri，Phys. Rev. E { \bf 102}，012803（2020）]，我们研究了化学异质性和物理平坦基底上的SDSD。在本文中，我们研究了SDSD化学均匀，但形态图案化基板上。这种基材出现在各种各样的技术应用中。我们的目标是提供一个理论上的理解SDSD在这种情况下。我们提出了详细的数值计算结果域生长的内部和上方的凹槽在基板上。形态演变可以根据源自包括基底的不同表面的SDSD波的干涉来理解。
2020-08-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Tuning the order of colloidal monolayers: assembly of heterogeneously charged colloids close to a patterned substrate
我们研究了带两个正电荷的极性帽的带负电荷的胶体靠近平面图案化表面的行为。粒子-粒子相互作用图案的不同各向异性组分之间的竞争本身就能够产生丰富的组装场景：具有带电表面图案的胶体在吸附到均匀带电的衬底时形成不同的晶域。在这里，我们认为基板组成的交替（负/中性，正/中性和正/负）的平行条纹，并通过蒙特卡罗模拟，我们调查的顺序的胶体上改变条纹的数量。我们表明，两个不同的长度尺度表征系统（$i.e.,$粒子相互作用范围和条纹的大小）之间的额外竞争引起了过多的不同的粒子排列，可以观察到一些明确的趋势。通过精确地调节底物带电基序，可以使$e. g.,$促进特定的颗粒排列，不利于结晶域或诱导形成扩展的疏散星团。
2018-09-24 cond-mat.soft
Surface-Directed Spinodal Decomposition on Chemically Patterned Substrates
{ \it表面定向旋节分解}（SDSD）是在表面处相分离和润湿的动力学相互作用。这一过程具有重大的科学和技术意义。在本文中，我们报告的结果从数值研究SDSD的化学图案化基板上。我们考虑简单的表面图案为我们的模拟，但大多数的结果适用于任意图案。在靠近表面的层中，我们观察到从{ \it表面注册制度}到{ \it相分离制度}的动态交叉。我们研究这种交叉使用逐层关联函数和结构因子，和域长度尺度。
2020-06-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Critical Casimir effect for colloids close to chemically patterned substrates
胶体浸没在临界或近临界二元液体混合物中并靠近化学图案化的衬底，受到占主导地位的强度的法向和侧向临界卡西米尔力。对于单个胶体，我们计算这些吸引力或排斥力和相应的临界Casimir势的平均场论。在这种方法中，我们还讨论了质量的Derjaguin近似，并将其应用到蒙特卡罗模拟数据可用于系统的研究。我们发现，Derjaguin近似的有效性的范围是相当大的，它只失败的表面结构是非常小的胶体的大小和它的距离从基板的几何平均值相比。对于基底的某些化学结构，作用在胶体上的临界卡西米尔力可以作为颗粒和基底之间的距离的函数改变符号;这提供了在一定距离处稳定悬浮的机制，其可以通过温度强烈调节，即，灵敏度大于200 nm/K。
2010-05-07 cond-mat.soft
On the influence of a patterned substrate on crystallization in suspensions of hard spheres
利用计算机模拟研究了单分散硬质球在三角形点阵衬底诱导下的过饱和悬浮液中的晶体成核与生长。主要的结果是，压缩基板是湿的结晶相（结晶相直接出现，没有任何诱导时间），而拉伸基板，我们观察到异质成核。形核微晶的形状波动很大。在均匀成核的情况下，已经观察到无定形前体（Phys.Rev.Lett. { \bf 105}（2）：025701（2010））。对于异质成核，我们没有发现这样的前体。流体直接转化为高度有序的微晶。
2012-01-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Alignment of cylindrical colloids near chemically patterned substrates induced by critical Casimir torques
最近的实验已经证明了一个波动引起的横向捕获的球形胶体颗粒浸没在二元液体混合物附近的临界分层点，并暴露于化学图案化的基板。受这些实验的启发，我们研究了这种有效的相互作用，被称为临界卡西米尔效应，细长的圆柱形胶体。这增加了定向自由度。当胶体颗粒靠近化学结构化基底时，作用在胶体上的临界Casimir扭矩出现。我们根据Derjaguin近似计算这个扭矩。后者的有效性范围通过平均场论进行评估。这种评估表明，Derjaguin近似是可靠的实验相关制度，使我们将其扩展到Janus粒子赋予相反的吸附偏好。我们的分析表明，关键的Casimir相互作用能够实现良好定义的，可逆的化学均匀和Janus圆柱体的对齐。
2014-05-08 cond-mat.soft
Compatibility waves drive crystal growth on patterned substrates
我们探讨了从几个粒子核开始的结构化模板上的胶体单层中的结晶。衬底结构与生长晶体结构之间的竞争导致了新的晶体生长方案。与晶体生长在一个良好定义和连接的晶体-流体界面生长到流体中的散装不同，我们确定了一种机制，其中规定的核与底层衬底结构的“兼容性波”决定了生长方向和效率。的生长过程是强烈的各向异性和收益通过瞬态岛形成在前面的初始固-液界面。我们证明了这种兼容性波的概念，包括一个正方形晶格和准晶图案的衬底结构的一大类的有效性。动力学密度泛函理论，它提供了一个微观的方法来结晶过程中的胶体硬球。我们的预测可以在实验中验证受限胶体，也承担后果的结构基板上的分子晶体生长。
2013-07-08 cond-mat.soft
Stress concentration in periodically rough hertzian contact: Hertz to soft-flat-punch transition
我们报告的弹性接触之间的球面透镜和图案化的基板，由一个六角形晶格的圆柱形支柱。通过数值方法（离散格林函数叠加法和迭代对分法）得到了应力场和接触区的大小。对于小的压痕，从赫兹到Boussinesq-Cerruti-like行为的过渡被观察到时，由支柱覆盖的基板的表面分数增加。特别是，我们提出了一个主曲线定义的两个无量纲参数，它允许预测的应力在接触区域的中心的支柱所占据的表面分数。极限接触制度之间的过渡，赫兹和Boussinesq-Cerruti的，很好地描述了一个合理的功能。此外，一个简单的模型来描述之间的Boussines-Cerruti接触的镜头和一个单一的弹性支柱，它考虑到支柱的几何形状和两个机构的弹性性能，提出。
2016-07-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Collective Vortical Motion and Vorticity Reversals of Self-Propelled Particles on Circularly Patterned Substrates
通过对极化和不相交的环状聚合物的粗粒分子动力学模拟，研究了自推进粒子在圆形图案化基底和圆形约束共同作用下的集体行为.该研究是在广泛的范围内的值的SPPs包装分数$\barϕ$，运动力$F_D$，和面积分数的图案化区域。在低包装分数，SPPs被排除在系统的中心，并表现出由基板在$F_D$的中间值占主导地位的旋涡运动。该禁区是由于驱动力和由基板引起的扭矩之间的耦合，其引起SPP的向外螺旋运动。对于高值的$F_D$，从中心的SPPs排除是由限制边界。在高值的$\barϕ$，衬底图案导致反转的涡，这成为准周期性的增加$\barϕ$。我们还发现，基板图案是能够分离的SPP基于他们的motilities。
2023-01-26 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Computer simulations of colloidal transport on a patterned magnetic substrate
我们用动力学蒙特卡罗和布朗动力学计算机模拟研究了顺磁性胶体粒子在图案化磁性基底上的输运。平面衬底用平行或Z字形条纹布置的点偶极子装饰，并暴露于随时间振荡的附加外部磁场。对于平行条纹的情况，我们发现粒子电流的大小和方向是由外部磁场的倾斜角控制的。在温度和磁导率之间的比率的宽范围内可靠地获得效果。只有当外场的振荡周期大于一个临界值时，才能实现粒子的输运。对于锯齿形条纹的情况下，使用垂直于衬底的振荡外部场获得电流。在这种情况下，只能在锯齿形的顶点进行传输，从而产生狭窄的颗粒流。粒子电流的大小和方向被发现是由锯齿角和从基板的胶体的距离的组合控制。大都会蒙特卡罗和布朗动力学模拟预测的结果是在良好的协议彼此。使用动力学蒙特卡罗，我们发现，在高密度的粒子输运受阻的干扰。
2011-04-04 cond-mat.soft
Critical Casimir forces steered by patterned substrates
在软物质中的各种有效力中，所谓的临界Casimir力的空间范围和方向-由接近连续相变的增强热涨落产生-可以在很大程度上被控制和可逆地修改。特别是，微小的温度变化的流体溶剂，这提供了近临界的热波动，导致溶质颗粒之间的有效相互作用的范围和强度的显着变化。此功能允许控制，例如，胶体分散体的聚集或胶体在化学或形貌图案化基底存在下的空间分布。作用在溶质颗粒上的有效力的空间方向仅取决于浸没颗粒的表面性质，并且可以通过适当图案化的表面在空间上调制。这些临界Casimir力在很大程度上与溶剂和限制表面的特定材料性质无关。临界现象的这一特性的普遍性允许在合适的代表性和简化模型方面对临界卡西米尔力进行系统和定量的理论研究。在这里，我们强调了最近的理论和实验进展，特别强调的许多可能性控制这些部队的基板图案的临界卡西米尔部队。
2010-11-08 cond-mat.soft
Periodic Droplet Formation in Chemically Patterned Microchannels
模拟结果表明，当相分离的二元AB流体被驱动流过微通道中的化学图案化基底时，流体表现出独特的形态不稳定性。对于所研究的图案，这些不稳定性引起同时的、周期性的A中B和B中A的单分散液滴的形成。系统在时间无关行为和结构特征中的不同类型的规则的非衰减振荡之间分叉。即使在没有流体动力学相互作用的情况下也观察到令人惊讶的复杂行为，并且该行为是由流体流和图案化基底之间的相互作用引起的，这将非线性引入动力学系统。
2003-05-12 cond-mat.soft
The cell adaptation time sets a minimum length scale for patterned substrates
组织培养的结构和动力学强烈依赖于底层基质的物理和化学性质。受无机材料背景下先前进展的启发，已提出使用图案化培养表面作为诱导细胞组织中的空间依赖性的有效方式。然而，细胞移动和扩散，并且外部刺激到生物信号的转导不是瞬时的。在这里，我们表明，模式的保真度取决于扩散（$τ_D$）和适应（$τ$）时间之间的关系。自推进Voronoi模型的数值结果表明，保真度与$τ/τ_D$，结果是再现了连续反应扩散模型。我们推导出一个最小长度尺度的模式，取决于$τ/τ_D$，可以远远大于细胞的大小。
2020-05-01 cond-mat.soft q-bio.CB
A molecular dynamics study of surface-directed spinodal decomposition on a chemically patterned amorphous substrate
Indian Institute of Technology Jodhpur（印度焦浦尔理工学院）
本研究通过分子动力学方法探讨了在化学图案化无定形基底上表面导向分相分解的图案选择机制，揭示了注册现象的动态标度行为及相分离过程的过渡特性。
2025-12-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Lipid exchange enhances geometric pinning in multicomponent membranes on patterned substrates
支持的脂质双层具有液体有序/无序域的实验已经表明，脂质域的空间排列和它们的化学组成强烈地受基板的曲率的影响。此外，理论预测表明，这两种效果是密切相关的双层的封闭拓扑结构。在这项工作中，我们测试这一假设制造支撑膜组成的各种形状的胶体颗粒躺在一个平面基板。单个脂质双层包覆胶体和基质两者，允许它们之间的局部脂质交换，从而使系统在化学上开放，即能够与胶体附近的外部储库交换热量和分子。通过重建该系统的吉布斯相图，我们表明，自由能景观直接影响的几何形状的胶体。此外，我们发现，当地的脂质交换增强钉扎的液体无序相在高度弯曲的地区。这使我们能够提供域的弯曲模量差的估计。最后，通过结合实验和数值数据，我们预测的结果可能的实验悬链线和锥形颈部，并表明，这些几何形状可以大大提高精度的弯曲模量的当前估计。
2019-12-04 cond-mat.soft
Patterned Substrates Unlock Self-Electrophoretic Phenomenon in Active Janus Microswimmers
Istituto di BioRobotica-Scuola Superiore Sant’Anna（机器人研究所圣安娜高等学院）；Wageningen University & Research（瓦赫宁根大学与研究）；Center for Materials Interfaces, Electron Crystallography, Italian Institute of Technology（意大利理工学院材料界面与电子晶体学中心）
本文提出用含球形凹槽的图案化基底制备Janus主动粒子，可调控铂厚度对比度、抑制Pt桥，在2.5% H₂O₂中提升推进效率，间接支持自电泳为主动粒子主要推进机制。
2026-09-04 cond-mat.soft
Modelling of the dewetting of ultra-thin liquid films on chemically patterned substrates: linear spectrum and deposition patterns
本文通过薄液膜方程和线性稳定性分析研究化学非均匀基底上纳米液膜的去润湿，提出从早期膜高剖面测量表面能图案的方法，并揭示最终液滴阵列对图案形状、尺寸和幅值的依赖关系。
2025-04-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Templeting of Thin Films Induced by Dewetting on Patterned Surfaces
基于三维非线性模拟，考虑了流体动力学和表面能量相互作用，研究了周期性条纹表面（由交替的多条纹和少条纹组成）上液体薄膜中图案的不稳定性、动力学和形态转变.膜破裂被抑制在一些潜在的不稳定的noncrossites时，他们的间距是低于一个特征的不稳定性的长度尺度，其上限是接近的旋节线的长度尺度。只有当（a）基底图案的周期性与特征长度尺度紧密匹配，以及（b）条带宽度在由下临界长度和上过渡长度界定的范围内时，薄膜图案才紧密地复制基底表面能图案，在下临界长度以下不发生不均匀断裂，在上过渡长度以上形成与基底图案几乎不相似的复杂形态特征。
2001-01-25 cond-mat.soft
Instabilities of layers of deposited molecules on chemically stripe patterned substrates: Ridges vs. drops
采用介观连续介质模型分析了有机分子沉积在具有周期性条纹状润湿图案的固体基底上的再分布实验阶段的输运机制和结构形成。横向不变的脊位于更多的条纹被确定为非常重要的瞬态和线性稳定性进行了分析。结果发现，存在两种不同的不稳定模式，导致（i）在大的脊体积的形成，从更多的条纹溢出到较少的裸露的衬底上的凸起和（ii）在小的脊体积的形成，位于更多的条纹上的小液滴。这些预测证实了二维基板的完全非线性演化方程的直接数值模拟。此外，在再分配过程中的不同的传输机制的影响进行了研究，重点对流传输的情况下，无滑移在基板上，通过在膜体中的扩散和通过在膜表面的扩散传输。特别是，它表明，运输过程既不影响线性稳定性阈值，也不影响在时间模拟中观察到的形态序列，但只有不同的过程阶段的时间尺度的比率。
2015-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Effect of particle polydispersity on the irreversible adsorption of fine particles on patterned substrates
我们进行了广泛的蒙特卡罗模拟的图案化基板的细胞内的多分散磁盘的不可逆吸附。该模型捕捉相关功能的不可逆吸附的球形胶体颗粒图案基板上。该图案由（相等的）正方形单元组成，其中吸附可以发生，以正方形晶格的顶点为中心。需要两个独立的无量纲参数来控制图案的几何形状，即，以平均粒径测量的单元尺寸和单元-单元距离。然而，为了描述相图，还需要两个额外的无量纲参数，最小和最大颗粒半径。我们发现，任何两个相邻的区域之间的相变相图只取决于最大和最小的颗粒尺寸，但不对半径的分布函数的形状。我们认为大小分散高达20%的平均半径使用物理动机截断高斯尺寸分布，并专注于制度，吸附颗粒不与那些以前吸附在相邻的细胞表征堵塞的状态结构。这项研究概括了以前的精确关系单分散颗粒占尺寸分散。由于图案的存在，覆盖显示出对小区大小的非单调依赖性。该图案还影响吸附颗粒的半径，其中观察到特别是在高多分散性下的较小半径的优先吸附。
2012-06-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Anisotropic wetting and de-wetting of drops on substrates patterned with polygonal posts
我们目前的结果显示如何水滴，喷墨印刷，传播与钻石或三角形的职位晶格图案的表面上。考虑到柱宽度通常约为7 m，晶格间距在15-40 m之间，我们观察到具有3、4和6重对称性的液滴形状，这取决于晶格的对称性和柱的形状。这是界面钉扎和脱钉的不同机制的结果，其取决于相对于柱形状的接触线运动的方向。格子玻尔兹曼模拟被用来详细描述这些机制的三角柱。我们还跟踪了液滴蒸发时接触线的运动，这表明它们往往会恢复到原来的形状。为了解释这一点，我们表明，移动的容易方向是相同的蔓延和干燥的下降。我们比较了小液滴的行为与在同一位置喷射几滴所产生的较大液滴的行为。我们发现，接触线的运动是出乎意料的不敏感的液滴体积，甚至当一个球形帽的流体形成以上的职位。这些发现与微流体应用和喷墨打印中液滴形状的控制有关。
2012-10-23 cond-mat.soft
Optimal shapes and stresses of adherent cells on patterned substrates
我们研究了二维粘附微图案化基底上粘附细胞的连续力学模型。细胞被建模为一个各向同性和均匀的弹性材料受到均匀的内部收缩应力。通过引入用于弯曲细胞边界的能量成本，将来自细胞周边处的皮质肌动蛋白束的张力的建立并入，从而导致对局部曲率变化的抵抗。基于整合素的粘附被建模为谐波弹簧，其将细胞钉在预定义几何形状的粘附贴片上。使用蒙特卡罗模拟和分析技术，我们调查的体积收缩性和皮质弯曲刚度在调节细胞形状的非粘附区域的竞争效应。我们发现，从凸到凹细胞边缘的交叉控制收缩应力和边界弯曲刚度之间的相互作用。特别是，细胞边界变得凹超过临界值的收缩应力，这是成比例的皮质弯曲刚度。此外，细胞内的应力主要集中在凹边的细胞。该模型可用于生成每个特定粘附几何形状的细胞形状相图。
2013-12-24 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.CB
Fall and rise of small droplets on rough hydrophobic substrates
图案化疏水基底上的液滴通常以Wenzel或Cassie状态观察到。在这里，我们表明，对于液滴的可比尺寸的粗糙度尺度的一个额外的本地平衡态存在，液滴是沉浸在纹理中，但尚未接触的底部凹槽。在蒸发时，处于这种状态的液滴进入Cassie状态，从而产生一种全新的自清洁机制。该效果是通用的字符，并预计将发生在任何疏水毛细管润湿的情况下，其中涉及一个球形的液体储存器。
2010-11-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Microstructured superhydrorepellent surfaces: Effect of drop pressure on fakir-state stability and apparent contact angles
在本文中，我们提出了一个广义的Cassi-Baxter方程，以考虑压降对表观接触角theta_{app}的影响。此外，我们确定的极限压力p_{W}，导致穿刺过渡到Wenzel状态和拉脱压力p_{out}，在该液滴脱离基板。计算了三种不同形状的轴对称柱：圆锥形，半球形和平顶圆柱形柱。计算表明，假设相同的柱间距，锥形柱可能更倾向于经历穿刺过渡到Wenzel状态，但是，另一方面，它们的特征在于消失的拉脱压力，这导致液滴不粘附到衬底上，因此非常容易分离。我们推断，这一性质将大大降低接触角滞后，正如在参考文献\cite{Martines-Conical-Shape}中实验观察到的那样。通过采用具有圆锥形尖端的圆柱形柱，可以将对刺穿过渡的大阻力（即，大的p_{W}值）和小的（或甚至消失的）分离压力p_{out}相结合。我们还表明，取决于特定的支柱几何形状，压降对表观接触角theta_{app}的影响可能或多或少显着。特别是，我们表明，在圆锥形支柱的情况下，增加压降导致theta_{app}的显着减少与一些实验研究\cite{LafunaTransitio}，而theta_{app}略有增加半球形或平顶圆柱形支柱。
2009-11-23 cond-mat.soft
Effective free energy method for nematic liquid crystals in contact with structured substrates
我们研究了一种液晶的相行为，该液晶被限制在具有强锚定的平坦衬底和图案化衬底之间，图案化衬底的结构和局部锚定强度是不同的。通过首先评估表征图案化衬底的有效表面自由能函数，我们推导出受限液晶的有效自由能的表达式。然后，我们确定相图涉及一个均匀的状态，其中的取向的董事几乎是均匀的和一个混合对齐的取向的状态，其中的董事通过细胞的变化。为了检验有效自由能方法的预测，进行了自由能泛函的直接最小化。我们发现从这两种方法计算的相界之间非常好的协议。此外，有效能量方法允许一个确定的能量势垒之间的两个国家在一个电子器件。
2007-08-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Lubricated friction of textured soft substrates
从第一性原理理解湿的、图案化的表面的滑动摩擦是具有挑战性的。虽然新兴的应用程序已经寻求从生物学的设计原则，一个通用的框架是缺乏的，因为软界面经历固体变形和流体耗散之间的多物理耦合。我们研究了超过50种图案化滑动对的弹性流体动力学滑动，所述图案化滑动对包括弹性体、热固性材料和水凝胶，并且发现纹理化诱导宏观摩擦系数的临界转变。该临界摩擦力普遍地缩放，而没有任何拟合参数，具有减小的弹性模量和图案几何形状。为了捕获摩擦耗散，我们将流动曲线分成两个区域，并考虑流体对图案施加的剪切力和法向力的贡献。我们的模型结合了雷诺方程和弹性形变，提供物理的见解，允许工程的弹性流体动力学摩擦在一类软摩擦对使用图案的几何形状，材料弹性，和流体特性。
2019-09-13 cond-mat.soft
Nematic Films at Chemically Structured Surfaces
本文从理论上研究了吸附在平面衬底上的具有交替排列特性的条纹（分别为法向和切向）的薄膜的形貌。我们构建了一个简单的“精确可解”的有效界面模型，其中的液晶扭曲占通过一个有效的界面电位。我们发现，化学图案化的基板可以强烈变形的向列相-空气界面。这种基板引起的波动的幅度随着平均膜厚度的减小和表面图案间距的增加而增加。我们发现一个政权的界面变形可以描述在一个材料无关的通用标度函数。令人惊讶的是，有效的界面模型的预测同意半定量的结果的数值解的一个完整的模型的基础上的Landau-de Gennes理论耦合到一个平方梯度相场自由能功能的两相系统。
2016-09-06 cond-mat.soft
Phase behavior of a nematic liquid crystal in contact with a chemically and geometrically structured substrate
在Frank-Oseen模型下研究了与具有局部垂面锚定和平面锚定交替条纹图案的光栅表面接触的液晶。化学和几何表面图案的组合导致丰富的相图，涉及垂面，平面和倾斜的织构。研究了沟槽深度和锚定强度对不同织构间相变位置和顺序的影响。研究了一种在平面光栅表面和平面衬底之间引入强垂直锚定的液晶的天顶向双折射器件。
2005-03-18 cond-mat.soft
Colloidal hard-rod fluids near geometrically structured substrates
密度泛函理论被用来研究胶体硬棒流体附近的一个单独的直角楔或边缘，以及附近的硬墙，这是周期性图案与矩形障碍。Zwanzig模型，其中的方向的杆被限制为三个正交的方向，但他们的位置可以连续变化，分析通过数值最小化的巨势。密度和取向顺序配置文件，过量吸附，以及表面和线张力的确定。计算结果显示出平行于并靠近楔角[边缘]的棒的富集[耗尽]。对于在几何图案化壁附近的流体，壁-各向同性液体界面被膜完全润湿作为两阶段过程发生，其中首先膜相填充屏障之间的空间，直到形成几乎平面的各向同性-膜液体界面，将屏障之间的空间中的较高密度的膜液体与较低密度的各向同性本体流体分离。在第二阶段中，当接近体各向同性时，发展出不同膜厚的双折射膜。
2004-03-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Layer-by-layer assembly of colloidal particles deposited onto the polymer-grafted elastic substrate
利用自洽场和密度泛函理论，我们提出了一种在聚合物接枝基底上实现胶体空间有序排列的新途径。我们发现，接枝聚合物到基板上可以有效地控制沉积的胶体之间的平衡的结果的空间分散的胶体沉降力和熵弹性力的刷子，和胶体可以形成意想不到的有序结构上的接枝基板。胶体颗粒在弹性“软”基底上的沉积过程包括两个步骤：刷介导的胶体晶体的一维排列和受控的逐层生长，所述逐层生长由非吸附性聚合物溶剂熵驱动，随着颗粒的增加。结果表明，通过简单地使用接枝基板，而不是周期性图案化的模板，在适当选择的胶体尺寸，有效的沉积电位，刷覆盖密度的高度有序和无缺陷的结构的生产的可能性。
2006-11-04 cond-mat.soft
Elastocapillary coalescence of plates and pillars
当附着在基底上的薄片或细丝的流体浸没阵列干燥时，蒸发导致在将它们聚集在一起的板或柱的尖端上形成微裂纹。类似地，当头发变干时，由于柔性头发之间的液体粘性引起的毛细力，头发会结块。基于先前的实验观察，我们使用理论和计算相结合的方法来理解这种不稳定性的性质及其在二维和三维环境中的演变。对于层流情况，我们根据相关的物理参数明确地推导出了相互作用力矩。我们的周期性力学系统的布洛赫波分析捕获的临界体积的液体和2板崩溃的不稳定性的发病特征模式。我们研究团簇的演化和逮捕使用数值模拟来解释的层次团簇形成和表征的敏感依赖于初始扰动的最终结构。然后，我们推广我们的分析，以处理问题的支柱倒塌在3D中，流体域是完全连接的，界面是一个表面的均匀平均曲率。我们的理论和模拟捕捉到的显着特点，以前的实验观察和我们自己的关键参数，可用于控制动力学的过程。
2014-08-04 cond-mat.soft
Patterned deposition at moving contact lines
当一种简单或复杂的液体从光滑的固体基底上退去时，它通常会留下一种均匀或结构化的沉积物。在后退的非挥发性纯液体的情况下，取决于弯月面的后退速度和系统的润湿性质，沉积物可以是液膜或液滴的排列。对于含有挥发性成分的复杂液体，例如，在聚合物溶液和颗粒或表面活性剂悬浮液中，沉积物可以是均匀的或结构化的溶质层，其结构范围从可以通过液滴的六边形或正方形排列与后退接触线正交或平行的线图案到复杂的分层结构。我们回顾了一些最近的实验和建模方法，特别侧重于介观水动力长波模型。结论部分提出了有待解决的问题，并对未来的发展进行了展望.
2013-07-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Geometric and chemical non-uniformity may induce the stability of more than one wetting state in the same hydrophobic surface
它是建立粗糙度和化学起着至关重要的作用，在基板的润湿性能。然而，很少有研究系统地分析了织构分布的不均匀性和基材的表面张力对其润湿性能的影响。在这项工作中，我们研究这个问题的理论和数值。我们提出了一个连续的模型，该模型考虑到了在两种可能的润湿状态下创建液滴界面所需的总能量：Cassie-Baxter（CB）与液滴下方捕获的气穴;另一种特征在于表面的均匀润湿，Wenzel（W）状态。为了引入几何非规则性，我们假设柱高度和柱距离是高斯分布的，而不是具有恒定值。同样，我们假设表面上的杨氏角的非均匀分布，以考虑化学不均匀性。这允许通过改变分布的方差来改变无序的“量”。我们首先解决这个模型解析，然后我们也提出了一个数值版本，它可以应用于研究任何类型的混乱。在这两个版本中，我们采用相同的物理思想：这两种状态的能量被最小化，以预测对于给定的体积和表面纹理的液滴的热力学润湿状态。我们发现，无序的主要影响是诱导在同一基板上的两个润湿状态的稳定性。就无序对液滴接触角的影响而言，我们发现化学无序和柱距无序对液滴接触角的影响可以忽略不计。然而，在柱高度无序的情况下，观察到液滴的平均接触角随着无序量而增加。最后，我们调查如何区域的润湿状态的稳定性行为时，液滴体积的变化。
2019-05-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Pattern-induced anchoring transitions in nematic liquid crystals
在本文中，我们重新审视的问题，接触图案化基板的液晶。该基板被建模为一个周期性阵列的平行无限的凹槽明确的截面雕刻在一个化学均匀的基板上，有利于当地的垂面锚定的双金属。我们考虑三种情况：一个锯齿形，锯齿形和正弦基板。我们在修改后的Frank-Oseen形式主义分析这个问题。我们认为，基板周期性远大于外推长度，不同的doppler纹理与不同的远场方向的存在，以及它们之间的锚定过渡，与拓扑缺陷的存在下，无论是在或接近基板。对于正弦曲线和正弦曲线的情况下，我们观察到一个垂直平面锚定过渡衬底粗糙度的增加。另一方面，观察到的锯齿状基板的垂直倾斜的锚定过渡。在这种情况下，锚定相图示出了对衬底粗糙度和衬底锚定强度的复杂依赖性。
2016-10-28 cond-mat.soft
How does an external electric field trigger the Cassie-Baxter-Wenzel wetting transition on a textured surface?
由于在工业和工程中有着广泛的应用，因此了解外电场作用下液滴从Cassie-Baxter态向Wenzel态润湿转变的临界条件和机理具有重要意义。然而，图案化表面上的这种润湿转变仍然没有完全理解，例如，尚未系统地研究电润湿数、图案化表面的几何形状和液滴体积对转变的影响。在本文中，我们提出了一个理论模型的Cassie-Baxter- Wenzel润湿转变触发施加外部电压上放置在微柱表面或多孔基板上的液滴。结果表明，这种转变是通过显著降低中间复合态所产生的能垒，使液滴能够越过能垒完成转变过程而实现的。我们的计算还表明，对于固定的液滴体积，临界电润湿数（电压）将增加（减少）随着微柱图案化（多孔）表面的表面粗糙度，如果表面粗糙度是固定的，一个小液滴往往会缓解过渡的临界电润湿条件。此外，三维相图的电润湿数，表面粗糙度，和液滴体积来说明Cassie-Baxter-Wenzel润湿转变。我们的理论模型可以用来解释文献中报道的Cassie-Baxter-Wenzel润湿转变的实验结果。
2021-01-27 cond-mat.soft
Friction of rubber with surfaces patterned with rigid spherical asperities
本文报道了光滑的橡胶基底与覆盖有不同密度的胶体纳米颗粒（平均直径77 nm）的刚性表面滑动的摩擦性能。使用透明的聚二甲基硅氧烷（PDMS）橡胶与表面烧结有二氧化硅纳米颗粒的二氧化硅透镜接触进行摩擦实验。使用先前描述的方法（Nguyen \textit{et al.}，\textit{J. of Adhesion} \textbf{87}（2011）235 - 250），从PDMS弹性体表面处的位移场的测量确定接触件内的表面剪切应力和接触压力分布。与光滑透镜相比，二氧化硅纳米颗粒的添加导致摩擦剪切应力的强的、压力无关的增强。粘弹性损失的贡献，这些增加的摩擦性能进行了分析，在光的数值模型，解决了橡胶和粗糙表面之间的接触问题。一个数量级的协议之间获得的实验和理论结果，后者表明，粘弹性耗散接触内的计算是非常敏感的刚性凸体的地形的细节。
2017-01-27 cond-mat.soft
Dynamics and Separation of Circularly Moving Particles in Asymmetric Patterned Arrays
有许多驱动和活性物质系统的例子，这些系统含有表现出具有不同手性的圆周运动的颗粒，例如表面附近的游动细菌或某些类型的自驱动胶体颗粒。被动粒子的圆周运动也可以通过外部旋转驱动器来诱导。在这里，我们研究的粒子，在圆圈中移动，并与不对称的L形障碍物的周期性阵列相互作用。我们发现一系列的动态阶段作为游泳半径的函数，包括政权的粒子运动被整流，产生净直流运动。整流的方向随游动半径而变化，允许分离具有不同游动半径的颗粒。具有相同游动半径但不同手性的粒子也可以在衬底上沿不同方向运动并被分离。整流发生在对应于周期性轨道的游动半径的特定窗口中，在该周期性轨道中，粒子在每个旋转周期中与屏障相互作用一次或多次。整流效应对热效应或扩散效应的增加是鲁棒的，并且在某些情况下甚至被这些效应增强。
2013-07-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
