Liquid crystalline phases and demixing in binary mixtures of shape-anisometric colloids
本文建立了一个由棒状、片状和球形颗粒组成的二元混合物的形状不等轴颗粒嵌入立方晶格的理论模型。该模型的目的是提供一个工具，在各种液晶胶体，生物和大分子系统的复杂相行为的预测和解释。引入颗粒之间的排斥相互作用，获得了丰富多样的相结构和多相平衡，包括各向同性相、层状相、层状相和柱状相，分层成相同或不同对称性的相，以及同一相中不同种类的混合物的结构显微偏析。
2010-05-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fluid-fluid demixing curves for colloid-polymer mixtures in a random colloidal matrix
本文研究了胶体-聚合物混合物吸附在胶体多孔介质中θ点附近的液-液相分离。为此，我们考虑Asakura-Oosawa模型中存在的淬火矩阵的胶体硬球。我们研究的分层曲线上的参数，其特征在于淬火矩阵的依赖性，固定的聚合物-胶体尺寸比为0.8。我们发现，在很大程度上，分层曲线只依赖于一个单一的参数f，它代表的体积分数，这是不可用的胶体。我们进行蒙特卡罗模拟的体积分数f等于40%和70%，发现在聚合物和胶体包装分数平面的双节点曲线有一个小的依赖于无序。相反，临界点会发生显著变化：例如，临界状态下的胶体填充分数随着f的增加而增加。最后，我们观察到的一些值的参数毛细管凝聚的胶体：一个大的贫胶体相是在化学平衡与富胶体相在基质中。
2011-09-07 cond-mat.soft
Controlled Optofluidic Crystallization of Colloids Tethered at Interfaces
我们报告的实验表明，快速结晶的胶体拴在油-水界面响应激光照射。这种光诱导的转变是由于远程热泳泵和本地光学绑定的组合。我们表明，流动诱导力的胶体可以描述为一个潜在的梯度。由于局部加热的非平衡稳态，因此承认一个有效的平衡描述。这项工作中探索的光流体操纵开辟了操纵和组装胶体颗粒的新方法
2020-08-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Simulation and theory of fluid demixing and interfacial tension of mixtures of colloids and non-ideal polymers
利用巨正则蒙特卡罗模拟和密度泛函理论研究了Asakura-Oosawa-Vrij硬球胶体和非吸附聚合物模型的扩展，该模型通过聚合物之间的排斥阶跃函数对势来考虑聚合物的非理想性.模拟结果验证了以前的理论研究结果的位移后，增加聚合物-聚合物排斥的强度，促进混合的趋势。对于增加聚合物-聚合物排斥的强度，模拟和理论一致地预测了自由胶体液-气界面的界面张力，对于共存相中的固定胶体密度差显著降低，并且对于固定聚合物储层填充分数增加。
2005-01-04 cond-mat.soft
Spontaneous Demixing of Binary Colloidal Flocks
本研究通过自驱动胶体粒子实验与连续体理论，揭示了圆形约束下二元极性液体因速度异质性与非互易排斥作用发生自发分离与自分类，确立了多组分活性系统自组织的一般原理。
2023-11-24 cond-mat.soft
Colloids and polymers in random colloidal matrices: demixing under good-solvent conditions
我们考虑一个简化的胶体-聚合物混合物的粗粒模型，其中聚合物被表示为通过对势相互作用的单原子分子。我们用它来研究聚合物-胶体分离在存在的淬火矩阵的胶体硬球。我们将聚合物与胶体的尺寸比固定为0.8，并考虑基质，使得由于基质而无法进入胶体的体积的分数f等于40%。在Asakura-Oosawa-Vrij（AOV）的情况下，我们发现，在聚合物和胶体体积分数平面的双节点曲线有一个小的依赖于无序。至于临界点的位置，行为是从AOV的情况下观察到的不同：而临界胶体体积分数基本上是相同的，在本体中，并在存在的矩阵，在临界状态下的聚合物体积分数增加，随着f的增加。与AOV情况不同，一般没有观察到毛细管胶体冷凝或蒸发。
2012-10-01 cond-mat.soft
Demixing, remixing and cellular networks in binary liquids containing colloidal particles
我们提出了一个共焦显微镜研究的分层和再混合的二元液体中含有胶体颗粒。首先，颗粒稳定的乳液已被制造的成核和增长的液滴冷却时，从单一的流体相。我们发现，它们的稳定性主要来自于界面颗粒，在连续相中的多余的胶体可能提供额外的稳定性。在加热这些乳液时，我们观察到胶体的多面体蜂窝网络的形成，就在系统重新混合之前。给定合适的液-液组合物，初始乳液由于乳状液分层而穿过二元-液体对称线。因此，在加热时，液滴不会收缩，并且它们保持紧密堆积。随后的网络形成依赖于拉普拉斯压力和由于乳化/再混合引起的压力之间的微妙平衡。由于细胞壁中高浓度的胶体抑制了膜变薄和破裂，因此网络可以稳定超过30分钟。这为它们在先进材料制造中的应用开辟了一条途径。
2011-03-11 cond-mat.soft
Colloid-Induced Polymer Compression
我们考虑一个模型混合物的硬胶体球和非吸附聚合物链在θ溶剂。聚合物组分被建模为有效球体的多分散混合物，相互不相互作用但被排除在胶体之外，其半径可以自由调整以允许胶体诱导的压缩。我们调查的本体流体分层行为，该模型系统使用基于几何的密度泛函理论，其中包括聚合物的尺寸多分散性和构型自由能，从精确的半径的回转分布的理想（随机行走）链。自由能通过最小化相对于聚合物尺寸分布的自由能泛函来计算。随着胶体浓度和聚合物与胶体尺寸比的增加，发现胶体限制越来越多地压缩聚合物。相应地，与不可压缩的聚合物双节相比，分层流体双节转移到富含胶体的分支上的更高的聚合物密度，从而稳定混合相。
2003-02-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Depletion interaction between spheres of unequal size and demixing in binary mixtures of colloids
从理论上研究了通过加入小分子聚合物或其他等效的稀释剂来诱导胶体混合物分层的可能性。本文应用推广到短程有效相互作用的平均场论，导出了胶体颗粒二元混合物的相图在Asakura-Oosawa模型的基础上，确定了溶剂中的胶体颗粒（模拟为硬球）作为聚合物浓度的函数。当胶体颗粒的相对尺寸减小时，相图的拓扑结构改变：连接两种纯流体的液体-蒸汽临界点的临界线断裂，并且从较大颗粒的临界点开始的分支弯曲到较高的体积分数，其中浓度波动驱动转变。软胶体-聚合物相互作用的影响也进行了研究：即使存在一个小的排斥尾巴的潜力引起显着降低的稳定性阈值。在这种情况下，只需加入体积分数为百分之几的耗尽剂就可以发生相变。这些结果可能是相关的胶体混合物中的固化动力学最近的实验的解释。
2015-04-29 cond-mat.soft
Controlling crystallization and its absence: Proteins, colloids and patchy models
控制颗粒的结晶行为（包括其不存在）的能力，无论它们是生物分子如球状蛋白质、无机胶体、纳米颗粒还是合金中的金属原子，都具有基础和技术重要性。从生物系统对蛋白质行为的精密控制中可以学到很多东西，其中蛋白质结晶和聚集通常被抑制，但在特定情况下，可以形成具有功能目的的复杂晶体组装体。我们还探讨了可以从计算建模中获得的见解，重点是粒子间相互作用，优选的局部顺序和由此产生的结晶动力学之间的微妙的相互作用。特别是，我们强调的“挫折”，其中有一个优选的本地顺序和全球晶体秩序之间的不相容性，使用原子玻璃形成和模型各向异性颗粒的例子所发挥的作用。
2007-01-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mixtures of Charged Colloid and Neutral Polymer: Influence of Electrostatic Interactions on Demixing and Interfacial Tension
用自由体积理论研究了带电胶体和中性非吸附性聚合物二元混合物的平衡相行为。首先将带电硬球大离子和理想粗粒有效球聚合物的模型混合物映射到具有非加性直径的二元硬球混合物上，然后映射到有效Asakura-Oosawa模型上[S. Asakura和F. Oosawa，J.Chem.Phys.22，1255（1954）]。有效模型是由一个单一的无量纲参数定义的-聚合物直径的有效胶体直径的比率。对于高盐浓度比，自由能的自由体积近似用于计算流体相图，其描述分层成富胶体（液体）和贫胶体（蒸气）相。增加静电相互作用的范围使分层双结点向更高的聚合物浓度移动，从而稳定混合物。增强的稳定性是由于聚合物耗尽引起的静电排斥大离子之间的吸引力减弱。与密度泛函理论预测的比较表明，在液-气界面张力的相应增加。预测的相稳定性趋势与观察到的食品胶体中蛋白质-多糖混合物的行为一致。
2005-05-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Driving dynamic colloidal assembly using eccentric self-propelled colloids
由于胶体粒子在动态响应功能材料的制备中具有广阔的应用前景，设计动态引导胶体粒子自组装的方法已成为软物质物理研究的一个重要方向。本文通过计算机模拟发现，在被动胶体和偏心自推进活性粒子的混合体系中，当活性粒子的偏心率和自推进力足够大时，偏心活性粒子可以推动被动胶体形成大的密集动态团簇，体系发生了一种新的动态分层转变。我们的模拟结果表明，动态分层发生时，偏心的主动粒子的运动速度比被动粒子，使不同的主动粒子的动态轨迹可以相互重叠，而被动粒子从主动粒子的动态轨迹耗尽。我们的研究结果表明，这类似于熵驱动的胶体-聚合物混合物中的分层，其中聚合物无规线圈可以彼此重叠，同时耗尽胶体。更有趣的是，我们发现，通过固定的被动胶体组成在一定的值，随着密度的增加，该系统经历了有趣的重入混合，和分层只发生在一定的中间密度范围。这为设计活性物质来驱动被动胶体的自组装和制备动态响应材料提供了一条新的途径。
2017-11-03 cond-mat.soft
Universal hydrodynamic mechanisms for crystallization in active colloidal suspensions
在活性胶体悬浮液中缺乏细致平衡允许耗散以确定静止状态。在这里，我们表明，缓慢的粘性流动产生的极性或非极性的活性胶体附近的平面壁介导有吸引力的水动力，驱动结晶。流体动力学介导的扭矩往往会使晶体不稳定，但稳定性可以通过临界量的底部沉重或手性活性来恢复。数值模拟表明，结晶是不成核的，在平衡，但之前由一个类似的失稳。谐波激发的活性晶体放松扩散，但正常模式是不同的平衡胶体晶体。这里提出的流体力学机制是普遍的，合理化最近的实验活性胶体的结晶。
2016-11-23 cond-mat.soft
Classical nucleation and growth of DNA-programmed colloidal crystallization
DNA包覆的胶体可以自组装成令人难以置信的多种晶体结构，但这种技术的应用受到对动态结晶途径的理解和控制不足的限制。为了应对这一挑战，我们使用微流体来量化DNA编程胶体晶体的自组装动力学，从热激活成核到晶体生长的反应限制和扩散限制阶段。我们的详细测量的温度和浓度依赖性的动力学在所有阶段沿结晶途径提供了一个严格的测试的经典理论的成核和生长。在考虑到微米级DNA包覆胶体的有限滚动速率后，我们发现这些经典理论的修改版本定量地预测了绝对成核和生长速率。最后，我们应用我们的模型来设计和演示组装大单晶的协议，包括具有明显结构着色的晶体，这是从胶体中创建下一代功能材料的重要步骤。
2021-05-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hydrodynamic Correlations slow down Crystallization of Soft Colloids
结晶通常被认为是一个准静态的过程，是不受影响的颗粒传输的细节以外的体积扩散系数。因此，胶体悬浮液经常被认为是一个理想的玩具模型，实验更困难的系统，如金属熔体。在这封信中，我们想挑战这个假设。为此，我们考虑了分子动力学模拟的Yukawa型胶体悬浮液中的结晶。为了研究溶剂介导的流体动力学相互作用（HI）的作用，我们分别使用Langevin动力学和波动格子玻尔兹曼方法隐式和显式地模拟溶剂。我们的模拟表明，即使在适度的流体动力学耦合的晶体生长速度由于HI显着减少。详细的分析表明，这种减速是由于晶体表面的壁状性质，这减少了胶体扩散到晶体表面的流体动力学筛选。因此，悬浮液中的结晶与纯熔体有很大的不同，这使得它们作为玩具模型的用处不如以前想象的那么大。
2013-04-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Bulk fluid phase behaviour of colloidal platelet-sphere and platelet-polymer mixtures
利用基于几何的基本测度密度泛函理论，我们计算了由薄的硬圆片和硬球组成的胶体混合物的体相流体相图。我们发现，各向同性的双相区的强增宽后，增加压力的相分离。在具有大的片晶尺寸比和球直径的混合物中，具有不同片晶浓度的两个非晶相之间也存在分层。我们制定了一个基本的测量密度泛函的混合物的胶体血小板和自由重叠的领域，代表理想的聚合物，并用它来获得相图。我们发现，对于低的片晶-聚合物尺寸比，除了各向同性-均相和向列相-均相共存外，片晶-聚合物混合物还显示各向同性-各向同性分层。相比之下，我们没有发现各向同性各向同性分层在硬核片晶球混合物的尺寸比考虑。
2012-10-09 cond-mat.soft
Polydispersity induced solid-solid transitions in model colloids
专门的蒙特卡罗模拟技术和时刻自由能法计算，能够治疗分馏准确，部署研究的结晶相行为的球形颗粒的组装所描述的顶帽“父”分布的颗粒尺寸。无论是在整体密度或多分散性的程度的增加被示出产生一系列的相变，其中系统分层成一个更大的数量的面心立方“女儿”相。这些相中的每一个都是强烈分级的：它包含比整个系统中存在的颗粒尺寸分布窄得多的颗粒尺寸分布。某些分层过渡被发现是几乎连续的，伴随着在许多晶格间距相关的局部颗粒大小的波动。我们探索可能的因素控制的相的稳定性和分层过渡的字符。
2011-03-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Phase separation in binary colloids with charge asymmetry
我们报告说，二元分散液的电荷不对称性大，但类似的大小表现出相分离成晶体和流体相在非常低的盐条件下。这是出乎意料的，因为有效的胶体-胶体对相互作用是准确描述的汤川模型，这是稳定的分层。我们发现，胶体离子相互作用提供了一个充满活力的驱动力相分离，这是由一个物种的结晶。
2012-03-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Crystallization and arrest mechanisms of model colloids
我们进行了动态模拟的领域与短程吸引力的相互作用的相互作用强度和范围的许多值。快速晶化发生在该参数空间的局部区域，但在该区域内的结晶路径的性质是不均匀的。路径范围从一步，其中晶体直接从气体成核，到两步，其中大量的液体状簇形成，随后才变成结晶。由于气体或液体的缓慢成核，或由于强相互作用引起的动态停滞，结晶可能失败。被捕状态的特点是形成网络的面共享四面体，可以检测到的本地公共邻居分析。
2015-07-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Crystallization and gelation in colloidal systems with short-ranged attractive interactions
本文系统地研究了短程吸引胶体体系的平衡相图与非平衡相图之间的关系。使用Monte Carlo和布朗动力学模拟，我们发现一个窗口的增强结晶，这是有限的，在高的相互作用强度的动力学放缓，并在低的相互作用强度的高成核势垒。我们发现，通过两个阶段的结晶过程中的亚稳态气-液双节点的结晶是增强。首先，观察到稠密液体的形成，其次晶体在稠密流体内成核。此外，我们发现，在低胶体包装分数的流体的集群，并在较高的胶体包装分数的一个deletating网络由于逮捕气-液相分离，我们确定与凝胶化。我们发现，这种逮捕是由于结晶在低相互作用能，它是由在高相互作用强度的动力学减慢。同样，我们观察到，在低胶体填充分数形成的集群是结晶在低的相互作用能，但在高的相互作用能玻璃。星系团在相遇时合并。
2008-10-02 cond-mat.soft
Visualizing kinetic pathways of homogeneous nucleation in colloidal crystallization
当系统经历从液相到固相的转变时，它在达到最终状态之前通过多个中间结构。然而，我们对这一过程的确切途径的了解是有限的，主要是由于难以实现直接观察。在这里，我们实验研究的对称性和密度的各种胶体系统在液体到固体的相变的演变，并可视化动力学途径与单粒子分辨率。我们观察到形成的相对有序的前体结构具有不同的对称性，然后转换成亚稳固体。在这个转换过程中，两个主要的交叉对称路径总是发生，无论最终状态和相互作用势。此外，我们发现了一个广泛的解耦的密度变化和对称性的发展，并发现，成核很少从致密区域开始。这些发现适用于我们所有的样品，表明有可能找到一个统一的图片在胶体系统中的复杂的结晶动力学。
2014-12-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Phase separation in star polymer-colloid mixtures
研究了星形臂数f= 2，6，16，32和不同星形-胶体尺寸比的星形聚合物-胶体混合物的分层转变。在理论上，我们用直接分子计算机模拟得到的三个有效对势求解二元混合物的热力学自洽Rogers-Young积分方程。数值结果显示了旋节不稳定性。近似计算了分离双结点，并发现与实验观测相一致。
2000-10-12 cond-mat.soft
Active crystallization from power functional theory
本文利用功率泛函理论研究了三维主动布朗粒子的气液固相行为，揭示了运动性诱导相分离在非平衡三相点以上对主动冻结的亚稳性，并准确预测了主动流体中的粒子数涨落。
2024-02-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Crystallization kinetics of colloidal model suspensions: recent achievements and new perspectives
胶体模型系统允许在相当理想的条件下研究结晶动力学，具有相当好的特征对相互作用和最小化的外部影响。在补充的方法，因此，实验，分析理论和模拟已被用来研究胶体凝固非常详细。这些研究是基于先进的光学方法，仔细的系统表征和复杂的数值方法。定量地讨论了胶体粒子间相互作用的类型、强度和范围以及胶体特异性多分散性的影响。结晶的关键参数推导和比较的金属系统。这些系统的调查显着有助于提高一般的结晶过程的理解。此外，在过去的十年中，新的基本问题已经出现并（部分）得到解决，包括例如均质成核中的两步成核机制、结晶途径的选择或非均质成核中边界条件的微妙相互作用。另一方面，通过施加梯度和外场，可以控制不同成核和生长模式之间的竞争，并影响所得的微结构。本审查试图说明自千年之交以来发生的有趣的事态发展，并确定重要的新趋势，特别侧重于实验方面。
2014-04-02 cond-mat.soft
Sequential tasks performed by catalytic pumps for colloidal crystallization
浸在化学燃料中的金铂催化泵用于操纵硅胶体。操纵依赖于泵产生的电场和流体流动。催化泵执行各种任务，例如胶体的排斥，胶体的吸引和胶体的引导结晶。我们证明，催化泵可以执行这些任务顺序随着时间的推移。从一个任务切换到下一个任务与质子浓度的局部变化有关，质子浓度的局部变化改变了胶体的zeta电位，从而改变了作用在胶体上的电力。
2014-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.flu-dyn
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
Spontaneous Crystallization in Systems of Binary Hard Sphere Colloids
硬球系统中流体到固体相变的计算机模拟有助于我们理解结晶过程。但是，尽管胶体实验和理论多年来一直在预测几种二元硬球晶体的稳定性，但模拟并没有成功证实这一现象。在这里，我们报告的二元硬球晶体同构的Laves相，AlB $_2$，和NaZn $_{13}$在模拟直接从流体的生长。我们使用事件驱动的分子动力学模拟分析粒子动力学过程中的Laves相生长与交换移动，加速扩散。结晶过程从成核和生长到失稳分解的转变已经深入到流体-固体共存状态。最后，我们提出了三个二元晶体的稳定区域附近的填充分数尺寸比状态图。
2020-05-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Virial coefficients and demixing in the Asakura-Oosawa model
研究了Asakura-Oosawa胶体-聚合物模型中的分层问题。临界常数的计算使用截断维里展开到五阶。虽然第二和第三维里系数的精确分析结果是已知的任何尺寸比，第四维里系数的分析结果在这里提供，和第五维里系数数值获得特定的尺寸比使用标准的蒙特卡罗技术。我们通过连续考虑截断维里级数直到第二、第三、第四和第五维里系数来计算临界常数。临界胶体和（水库）聚合物包装分数的结果进行比较，随后从可用的蒙特卡罗模拟在巨正则系综。这种方法的局限性和前景指出。
2015-07-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Composition dependence of the glass forming ability in binary mixtures: The role of demixing entropy
我们提出了一个比较研究的玻璃形成能力的二元系统具有不同的组成，其中系统具有相似的全球晶体结构（CsCl+面心立方）。采用伞形取样技术的偏置蒙特卡罗模拟表明，随着较小粒子的组成减少，产生CsCl核的自由能成本增加。我们发现，具有相对较低的自由能成本，以形成氯化铯核的系统表现出更明显的液晶/晶体界面附近的预结晶分层。CsCl和fcc晶体之间的结构挫折需要这种分层。我们发现，接近等摩尔的混合物的熵罚分层较低，玻璃形成系统可以自发结晶时，接种一个核。这种熵罚作为组合物的函数显示出非单调行为，在类似于众所周知的Kob-Anderson（KA）模型的组合物处具有最大值。虽然KA模型显示了最大的熵罚，从而对CsCl形成的最大挫折，它也显示了强烈的倾向于结晶成fcc晶格的较大的“A”粒子，这可以解释从研究的能量。因此，对于更接近于等摩尔混合物的系统，尽管需要分层以提供其抗结晶的稳定性，但对于KA模型，其不是分层而是由较小的“B”颗粒周围的局部有利结构引起的缓慢动力学和结构挫折，这使其成为良好的玻璃形成剂。虽然这里研究的玻璃形成二元系统是非常相似的，不同的只是在组成，我们发现，他们的玻璃形成能力不能归因于一个单一的现象。
2016-03-30 cond-mat.soft
Crystallization of anisotropic colloids with a Yukawa potential
在二维平面上数值研究了具有汤川势的各向异性球形胶体颗粒的稠密悬浮液中的结晶过程。研究发现，强的各向异性会阻碍颗粒的晶化，而弱的各向异性却有超强的耦合作用，有利于胶体冻结成六方晶体。采用不同的判据描述相变，可以发现各向异性程度和耦合强度的竞争将加宽相图中异质结构共存的过渡区，呈现出一个横跨局部序参量概率分布曲线的准平台。本研究对统计物理、材料科学和生物物理系统中有关结晶行为的实验有一定的参考价值。
2021-03-19 cond-mat.soft
Partial clustering prevents global crystallization in a binary 2D colloidal glass former
两种具有长程偶极相互作用的超顺磁性胶体粒子的混合物被重力限制在悬挂水滴的平坦界面上。通过视频显微镜观察颗粒，并通过外部磁场控制偶极相互作用强度。该体系是研究二维玻璃化转变的模型体系，表现出小颗粒的部分聚集。这种聚集强烈依赖于大颗粒和小颗粒的相对浓度$ξ$。然而，改变相互作用强度$Γ$揭示了聚类不依赖于相互作用强度。使用Minkowski泛函和部分结构因子量化部分聚类方案。部分集群防止全球结晶的证据进行了讨论。
2009-10-13 cond-mat.soft
Crystallization and order-disorder transition of colloidal particles in a drying suspension: a phase field crystal approach
利用相场晶体模型，我们研究了一滴胶体悬浮液在溶剂蒸发过程中的结构和动力学。我们模拟一个实验系统，其中接触线钉扎的滴在基板上是不存在的。在这种精心控制的条件下，液滴的蒸发产生有序或无序排列的胶体残留物，这取决于溶质的初始平均密度和干燥速率。在密度-干燥速率平面上，我们得到了一个非平衡相界，显示了单组分和二元胶体颗粒混合物的非晶相和晶相。当单组分胶体在二维三角晶格中有序排列时，相互排斥颗粒的对称二元混合物在三个子晶格中有序排列，其中三角晶格的两个子晶格被两种颗粒占据，第三个子晶格空置。
2012-09-05 cond-mat.soft
Criticality and phase separation in a two-dimensional binary colloidal fluid induced by the solvent critical behavior
我们提出了一个实验和理论研究的相行为的二元混合胶体相反的吸附偏好在临界溶剂。作为吸引和排斥临界Casimir力的结果，溶剂的临界波动导致胶体体系中的另一个临界点，即，导致由溶剂温度控制的临界胶体-液体-胶体-液体分层相变。我们的实验结果是在一个简单的近似系统的自由能的基础上的计算吻合得很好。
2011-08-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Depletion-induced crystallization of anisotropic triblock colloids
本研究利用由两种不同材料组成的各向异性三嵌段胶体粒子，通过分子动力学模拟和降维分析，绘制了其在准二维装置中的自组装状态图，发现多种晶体结构并确定了增强结晶的最佳参数，同时探索了以晶体单层为模板沉积复杂三维结构的潜力。
2023-11-24 cond-mat.soft
Simulating Crystallization in a Colloidal System Using State Predictive Information Bottleneck based Enhanced Sampling
本研究结合机器学习与增强分子动力学模拟过饱和胶体悬浮液的结晶过程，利用 State Predictive Information Bottleneck 框架的一维反应坐标在有偏元动力学中有效捕捉了跨越多个能垒的相变，并量化了相对自由能差及分子特征对相变的驱动作用。
2024-04-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Formation and kinetics of transient metastable states in mixtures under coupled phase ordering and chemical demixing
我们目前的理论和模拟的同时在聚合物-液晶混合物中的化学分层和相序的条件下，各向同性-各向同性相分离是亚稳态的各向同性-双相变。据发现，中间相的形成过程中，由一个短暂的亚稳相，周围的有序相，其寿命是一个函数的比例的扩散取向迁移率。结果表明，聚合物-液晶混合物中的动力学相序类似于聚合物溶液中的动力学结晶。
2009-04-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Protein-Polymer Mixtures in the Colloid Limit: Aggregation, Sedimentation and Crystallization
虽然蛋白质被视为具有球对称相互作用的粒子，但实际情况要复杂得多。迈向更高复杂性的一个简单步骤是将蛋白质视为非球形颗粒，这就是我们在这里追求的方法。我们研究了增强型绿色荧光蛋白（eGFP）在加入非吸附性聚合物聚乙二醇（PEG）后的相行为。从小角度X射线散射，我们推断eGFP经历二聚化，并且我们将二聚体视为具有纵横比$L/D-1 = 1.05$的球形圆柱体。尽管复杂的性质的蛋白质，我们发现，相行为是类似的硬spherocylinders与理想的聚合物expletant，表现出聚集，并在一个小区域的相图，结晶。通过比较我们对聚集开始的测量与对硬胶体和理想聚合物的预测[S. V. Savenko和M. Dijkstra，J. Chem. Phys 124，234902（2006）和F. lo Verso等人，E73，061407（2006）]中，我们发现了良好的一致性，这表明eGFP蛋白与硬球柱和理想聚合物一致。
2021-06-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Non-equilibrium condensation and coarsening of field-driven dipolar colloids
在胶体悬浮液中，自组织过程可以很容易地由外部场推动。一类特别有趣的现象发生在由旋转外场驱动的偶极粒子单层中。在这里，我们报告的结果，从计算机模拟研究这样的系统集中在最近的实验中也观察到的聚类行为。本文的主要结果是一个新的解释这种斑图形成现象：我们显示的集群是一个汽-液一级相变的副产品。事实上，观察到的动态粗化过程对应于在这种转变期间发生的旋向分层
2012-03-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Composition inversion in mixtures of binary colloids and polymer
理解混合物的相行为仍然是一个挑战，即使是对于可能被认为是“简单”的系统。在这里，我们考虑一个非常简单的混合物的两个胶体和一个非吸附性的聚合物物种，它可以被简化，甚至进一步的大小不对称的二元混合物，其中有效的胶体-胶体相互作用取决于聚合物的浓度。我们表明，这个基本系统具有令人惊讶的丰富的相行为。特别是，我们询问这样的系统是否仅具有液-汽相分离（如在单组分胶体-聚合物混合物中），或者另外是否可以发生两个胶体相的液-液分层。粒子分辨实验显示出类似分层的行为，但当与定制的蒙特卡罗模拟相结合时，这被证明是虚幻的，我们发现只有一个单一的液体-蒸汽过渡发生。随着聚合物浓度的增加，小颗粒向液相的逐渐迁移引起组成反转-液相中大颗粒浓度的最大值。临界附近的密度波动被发现是由较大的胶体为主。
2018-01-23 cond-mat.soft
Dynamics, crystallization and structures in colloid spin coating
旋涂是一种快速、可重复地制备聚合物薄膜和胶体晶体的非平衡技术。在这篇综述中，我们提出了一个概述的理论和实验研究的胶体悬浮液的旋涂。首先讨论了旋涂过程的动力学，我们从理论和实验两方面提出了见解。用聚合物溶液旋涂和用单分散胶体悬浮液旋涂之间的关键区别是在后者中出现长范围（厘米尺度）取向相关性。我们讨论了在不同的物理制度，揭示了许多不寻常的部分有序结构，具有长程取向顺序，但没有长程平移顺序的实验。这些结构的性质可以通过在旋涂过程中添加电场或磁场来定制。这些部分有序的结构可以被认为是用于研究结晶不良和缺陷丰富的固体的基本原理的模型系统，并且它们也可以用作图案化和/或多孔光学和磁性材料的模板。
2013-01-10 cond-mat.soft
Phase equilibria and glass transition in colloidal systems with short-ranged attractive interactions. Application to protein crystallization
本文研究了一个复杂流体模型，该模型由通过硬核和短程吸引势（汤川势和方阱势）相互作用的粒子组成。使用混合的方法，包括一个自洽的和相当准确的近似的液体积分方程的情况下的汤川流体，微扰理论来评估的晶体自由能，和模式耦合理论的玻璃化转变，我们确定了系统的平衡相图和过冷流体和玻璃相之间的平衡线。对于这些潜在的，我们研究的相图为不同的值的潜在范围，排斥核的直径的相互作用的范围的比率是主要的控制参数。我们的论点是相关的各种系统，从密集的胶体系统与耗尽力，通过颗粒凝胶，纳米颗粒聚集，和球状蛋白质结晶。
2001-11-12 cond-mat.soft
Kinetic phase diagram for two-step nucleation in colloid-polymer mixtures
本文通过基于经典成核理论的晶种模拟构建胶体-聚合物混合物两步结晶的动力学相图，并用过渡路径采样验证，揭示临界核为液态或晶态时不同的结晶机制，证明该相图是理解非经典成核的有效工具。
2025-04-09 cond-mat.soft
Bulk and wetting phenomena in a colloidal mixture of hard spheres and platelets
密度泛函理论被用来研究由硬球和薄片组成的二元胶体流体。该体系表现出富含球体（缺乏片晶）的相和缺乏球体（富含片晶）的相的液-液共存。对于一个平面的硬壁附近的混合物，我们发现，在接近液体分层从球贫相的双结点，提供的血小板的浓度小于一个阈值，这标志着在共存的一阶润湿过渡的相丰富的球体润湿壁完全。没有分层过渡，发现在最近的研究相比，球体和非吸附聚合物或薄硬棒的二元混合物。
2004-08-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Softness suppresses fivefold symmetry and enhances crystallization of binary Laves phases in nearly hard spheres
具有金刚石和烧绿石结构的胶体晶体在低折射率对比下显示出宽的光子带隙。然而，这些低配位和开放的结构非常难以从与简单对相互作用相互作用的胶体自组装。为了避免这些问题，人们可以自组装在一个紧密包装的MgCu2 Laves相从胶体球的二元混合物的结构，然后选择性地删除一个亚晶格。虽然Laves相已被证明在二元硬球系统中是稳定的，但由于动力学缓慢，在模拟或微米级硬球的实验中从未观察到它们在这样的流体混合物中自发结晶。在这里，我们证明，使用计算机模拟，在粒子间的潜力的柔软性抑制的二元流体相的五重对称的程度，并提高结晶的Laves相在近硬球。
2019-06-25 cond-mat.soft
Virial coefficients and demixing of athermal nonadditive mixtures
我们计算的第四维里系数的二进制nonadditive硬球混合物在很宽的范围内的偏差，从直径的可加性和尺寸比。基于这些知识，我们建立了一个$y$扩展[B. Barboy和W. N. Gelbart，J. Chem. Phys. { \bf 71}，3053（1979）]，以便追踪流体-流体共存线，然后我们将其与可用的吉布斯系综蒙特卡罗数据以及通过流体状态的两个精细积分方程理论获得的估计进行比较。我们发现，在一个政权的适度负非加性和很大程度上不对称的直径，相关的空间和静电稳定的胶体混合物的建模，流体-流体临界点是不稳定的结晶。
2007-03-01 cond-mat.soft
Field-driven dynamical demixing of binary mixtures
我们考虑两种不同的球形胶体颗粒的混合物，在它们的流体动力学半径，但在其他方面是相同的，在存在的外部场。由于粒子-粒子和粒子-场的相互作用对于两种物质是相同的，因此在任何静态场存在的情况下，它们在热力学极限中完全混合。在这里，我们结合布朗动力学和动态密度泛函理论的流体表明，足够大的差异的流体动力学半径的颗粒（和相应的差异，其电泳迁移率）动态分层观察。这些分层状态是短暂的，但在某些条件下，包装效果妥协的热力学状态的松弛和分层相的寿命显着增加。
2018-01-30 cond-mat.soft
Two-stage crystallization of charged colloids at low supersaturations
我们报告模拟带电胶体的均匀液体fcc成核的低和高接触能值。作为晶体形成的前体，我们观察到在晶体形成的位置处的局部有序性增加，但与局部密度没有相关性。因此，成核是由顺序波动而不是密度波动驱动的。我们的研究结果还表明，在这两种情况下，过渡涉及两个阶段，首先是一个过渡的液体bcc，其次是bcc-hcp/fcc的转变。这两种转变都必须克服自由能垒，因此首先形成球形bcc样簇，其中最终的fcc样结构主要在微晶表面成核。这意味着bcc-fcc相变是一种异质成核，即使我们从均匀的本体液体开始。bcc-hcp/fcc自由能垒的高度强烈地依赖于胶体的接触能。对于低接触能，该势垒低，因此bcc-hcp/fcc转变自发地发生。对于较高的接触能，第二势垒太高而不能被胶体系统自发地穿过。然而，有可能使系统越过第二个障碍，并将bcc核转变为稳定的hcp/fcc相。转变由第一液体-体心立方转变主导，并且可以通过使用有效表面张力的经典成核理论来描述。
2014-10-31 cond-mat.soft
Crystal-to-crystal transition of ultrasoft colloids under shear
超软胶体在高浓度下通常不会自发结晶，而是玻璃化。结合原位流变SANS实验和数值模拟，我们表明，剪切有利于结晶的胶态星形聚合物在其玻璃化转变附近。随着剪切速率的增加，远远超过流变屈服，从最初的BCC为主的结构的FCC为主的一个过渡。这种晶体到晶体的转变并不伴随着中间熔融，而是通过晶体结构的突然重组而发生。我们的研究结果提供了一个新的途径来定制胶体结晶和晶体到晶体的转变在分子水平上耦合的柔软性和剪切。
2017-12-12 cond-mat.soft
Grain refinement and partitioning of impurities in the grain boundaries of a colloidal polycrystal
我们研究了二次纳米粒子作为杂质存在下的胶体模型系统的结晶。使用共聚焦显微镜，我们表明，纳米粒子在胶体多晶体的晶界偏析。我们证明，多晶的纹理可以通过独立地改变纳米颗粒的体积分数和结晶速率来调整，并使用结晶材料的成核和生长的标准模型来量化我们的研究结果。值得注意的是，我们发现，在晶界的纳米粒子的偏析的效率是完全由晶粒的典型尺寸。
2012-03-29 cond-mat.soft
Crystallization kinetics of binary colloidal monolayers
采用实验和模拟的方法研究了悬浮在铁磁流体中的磁性颗粒和非磁性颗粒的混合物中晶体生长的动力学。使用键序参量和平均畴尺寸参数来量化生长过程。在实验中获得的最大的单晶体由约1000个颗粒组成，如果面积分数保持在65-70%之间，并且场强保持在8.5-10.5 Oe的范围内，则形成。模拟表明，在无杂质的条件下，可以在几个小时内获得包含多达5000个颗粒的更大的单晶体。如果我们的模拟被修改为包括杂质浓度小到1- 2%，那么结果与实验定量一致。这些发现提供了一个重要的一步，发展战略，生长单晶，是大到足以使后续的调查，在凝聚态物理的许多分支学科。
2016-07-27 cond-mat.soft
Tracking three-phase coexistences in binary mixtures of hard plates and spheres
利用Parsons-Lee理论研究了由硬片（厚度为L，直径为D）和硬球（直径为$σ$）组成的二元混合物中的分层相变的稳定性。各向同性-各向同性分层，这是发现在混合物中的大球和小板，很可能是抢先结晶。相比之下，向列相的分层，这是在大的板和小球的混合物中获得的，可以稳定在低直径比（$σ$ /D）和纵横比（L/D）。在$σ$ /D的中间值时，组分的尺寸相似，各向同性-各向同性分层和向列相-向列相分层都不能稳定，但在富含板的非晶相和富含球的各向同性相之间发生非常强的分馏。我们的结果表明，排除体积相互作用能够单独解释实验观察到的向列相分离，但它们不能描述各向同性-各向同性（Chen et.例如，软物质，11，5775（2015））。
2016-02-17 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
Effective Pair Interaction of Patchy Particles in Critical Fluids
本文研究了两个球形胶体在接近临界分层点时的临界Casimir相互作用。每种胶体的表面都倾向于一种混合物，但任意大小的圆形斑块除外，其中另一种是首选。对于这样的对象，我们计算，在Derjaguin近似下，描述临界Casimir势的标度函数，我们用它来推导作用在两种胶体上的力和力矩的所有分量的标度函数。结果与现有的实验数据进行了比较。此外，推导出势的标度函数与力和力矩的标度函数之间的一般关系。
2020-01-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Biaxial nematics and nematic-nematic demixing in polydisperse mixtures of hard board-like particle fluids
Universidad Carlos III de Madrid（马德里卡洛斯三世大学）；Universität Tübingen（蒂宾根大学）；Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）
本研究通过理论模拟和蒙特卡洛模拟，发现多分散性增强硬板状粒子液晶中单轴相分离并扩大双轴相稳定区，为沉降实验设计提供参考。
2026-09-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
