Phase Behavior of the Patchy Colloids Confined in the Patchy Porous Media
本文提出功能化无序多孔介质模型，结合多种理论方法研究斑块粒子流体在受限条件下的相行为，发现键形成竞争导致具有三个临界点和两个液-气相共存区域的重入相行为，理论预测与模拟结果吻合良好。
2023-11-24 cond-mat.soft
Inverse patchy colloids: synthesis, modeling and self-organization
反斑片状胶体是纳米至微米尺度的颗粒，其表面被分成不同的带电区域。这类胶体结合了方向性，选择性结合与相对简单的颗粒设计：由于方向相关的吸引力和排斥力之间的竞争性相互作用-由相同/相反电荷区域之间的相互作用引起-实验上可访问的表面图案足够复杂，有利于稳定感兴趣的特定结构。最重要的是，非均匀带电单元的行为可以通过外部参数（如pH值和盐浓度）进行理想控制。我们提出了一个简洁的审查这类系统，跨越的范围从模型逆斑片状粒子的合成到它们的自组装，覆盖其粗粒度建模和相关的数值/分析处理。
2021-01-20 cond-mat.soft
Effect of the number of patches on the growth of networks of patchy colloids on substrates
本文用数值方法研究了片状球形胶体在平板基底上的不可逆聚集。我们考虑$n$ -补丁颗粒和表征的不可逆聚集动力学依赖于$n$。对于所有值的$n$，认为在这项研究中，不断增长的界面的聚集是在Kardar-Parisi-Zhang普适类，虽然散装结构表现出丰富的依赖$n$。特别地，堆积密度随$n$而变化，并且对于具有较少斑块的颗粒，网络更有序。对于具有低$n$的颗粒网络，也观察到键的优选取向。
2014-09-29 cond-mat.soft
Inverse patchy colloids with small patches: fluid structure and dynamical slowing down
反斑状胶体（IPC）不同于传统的斑状颗粒，因为它们的斑相互排斥（而不是吸引），并吸引（而不是排斥）没有斑的胶体表面部分。这些特定的特征发生，例如，在异质带电的胶体系统中。在这里，我们考虑整体中性IPC携带两个，相对较小，极性补丁。以前的研究相同的模型下的平面限制已经证明了形成的分支，无序的聚集体组成的环状结构。在这里，我们调查通过分子动力学模拟的系统的整体行为，专注于在相图的宽区域的流体相的结构和动力学。此外，静态观测量的仿真结果进行了比较，基于多密度Ornstein-Zernike理论的积分方程方法的缔合Percus Yevick解决方案。理论和数值量之间的一个很好的协议，观察到即使在该区域的相图中的动力学的减速发生。
2014-12-11 cond-mat.soft
Phase diagram of patchy colloids: towards empty liquids
我们报告的理论和数值计算的相图斑片状胶体颗粒的新一代。我们表明，键合的最近邻的数量的减少提供了产生液体状态（即与温度$T$低于液-气临界温度的状态）的可能性与消失的占用填充分数（$ϕ$），一种情况下，这不能实现与球形相互作用的粒子。理论结果表明，这种减少是伴随着在（$T$ - $ϕ$）平面的液相的稳定区域的增加，可能有利于建立均匀的无序材料在小$ϕ$，即稳定的平衡凝胶。
2006-09-25 cond-mat.soft
Theoretical and numerical investigations of inverse patchy colloids in the fluid phase
我们研究了一类新的片状胶体的结构和热力学性质，称为逆片状胶体（IPC）在其流体相通过理论方法和模拟。IPC是纳米或微米大小的颗粒，具有不同的带电表面区域。我们扩展传统的积分方程计划，这类特殊的系统：我们的方法是基于所谓的多密度Ornstein-Zernike方程，辅以关联的打击-Yevick近似（APY）。为了验证我们框架的准确性，我们将获得的结果与从$NpT$和$NVT$蒙特卡罗模拟中提取的数据进行比较。此外，其他的理论方法被用来计算系统的性质：参考超网链（RHNC）方法和Barker-Henderson热力学微扰理论。APY和RHNC框架都提供了对分布函数的准确预测：APY结果与MC数据的一致性略好，特别是在RHNC解决方案不收敛的较低温度下。
2014-12-15 cond-mat.soft
Self-assembly scenarios of patchy colloidal particles
精确设计片状胶体颗粒表面装饰的快速进展为在软物质系统中为更大、更复杂的结构创建建筑实体提供了一种新的、但没有经验的自由。然而，要预测这些粒子在外部参数（如温度或压力）变化下能够经历的各种有序平衡结构是非常困难的。本文证明了，通过两种新的理论工具的结合，确实有可能预测片状胶体粒子的自组装：一方面，基于进化算法思想的可靠而有效的优化工具有助于识别T = 0时期望的有序平衡结构;另一方面，合适的模拟技术允许通过自由能计算来估计有限温度下的相图。有了这些强大的方法，我们能够识别各种各样的新兴的自组装方案的球形胶体装饰四补丁，我们调查和讨论的稳定性的晶体结构上修改在一个可控的方式四面体排列的补丁。
2012-06-13 cond-mat.soft
A Design Path for Hierarchical Self-Assembly of Patchy Colloids
片状胶体是定向自组装中有前途的候选材料。为了成功，表面图案需要足够简单以进行合成，同时足够丰富的特征以使胶体自组装成所需的结构。实现这一点对传统的合成方法是一个挑战。最近有人提出，表面图案本身可以进行自组装。在本文中，我们表明，广泛的功能结构可以使用这种方法进行自组装。更一般地说，我们提出了一个分层有针对性的自组装补丁胶体的设计路径。在表面结构的水平上，我们使用预测方法，利用条纹和斑点图案的普遍性，再加上化学计量的限制，使高度特异性和功能性的图案在球形表面上自组装。我们使用一个极简模型的烷醇对金作为模型系统，并证明，即使有限的控制表面成分之间的相互作用，我们可以获得的图案，导致胶体本身自组装成各种复杂的几何结构。我们演示了相同的设计路径的变化如何导致字符串，膜，立方和球形聚集体，以及各种晶体模式的硅自组装。
2014-05-12 cond-mat.soft
Two dimensional self-assembly of inverse patchy colloids
本文报道了用蒙特卡罗模拟在二维空间中研究反斑片状胶体（IPC）的自组装。在这项工作中考虑的IPC模型对应于双极胶体或在其表面上装饰有互补DNA的胶体，其中只有补丁和非补丁部分吸引。补丁覆盖率被发现是一个主导因素，在决定平衡自组装结构。特别是，发现规则的正方形和三角形晶体在0.5贴片覆盖率下是稳定的。当补丁覆盖率降低到0.33时，规则的正方形晶体不稳定;相反，菱形和三角形晶体被发现是稳定的。在诸如0.22和0.12的低斑片覆盖率下，仅三角形晶体在高密度下稳定。所有的补丁覆盖率的颗粒表现出不同的形状和大小的动力学稳定的集群阶段，和平均集群大小被发现强烈依赖于补丁覆盖率和颗粒密度。状态图显示每个补丁覆盖的所有稳定阶段。有序相由键序参量δ 4、δ 6和径向分布函数表征。研究了贴片复盖率对稳定结构偏振特性的影响。该研究表明，反斑片状胶体是潜在的候选人，形成各种有序的二维结构，通过调整补丁的大小。
2017-05-15 cond-mat.soft
Equilibrium adsorption and self-assembly of patchy colloids in microchannels
提出了一个新的理论来描述微通道中片状胶体的平衡吸附和自组装。吸附理论是在经典的密度泛函理论中发展起来的，吸附相和流体相采用热力学微扰理论建模。在这项工作中，我们提出，在胶体上引入补丁大大增强了温度依赖性和可逆的吸附的胶体在微通道。它示出了如何散装流体密度，补丁大小，温度和通道直径可以被操纵，以实现吸附和自组装的斑块状胶体在微通道。
2016-07-20 cond-mat.soft physics.chem-ph
Generalized Onsager theory for strongly anisometric patchy colloids
用Onsager-van der Waals密度泛函理论研究了软“补丁”相互作用对强伸长胶体棒和扁平圆盘取向无序-有序转变的影响。该理论提供了一个通用的框架，研究液晶相行为的高度不等轴的圆柱形胶体，它携带一个独特的几何图案的排斥或吸引力的软相互作用定位在颗粒表面上。在本文中，我们应用我们的理论的情况下，带电杆和磁盘的局部静电相互作用可以描述的屏蔽库仑势。我们考虑无限薄的棒状圆柱体与均匀线电荷和无限薄dispersive圆柱体与几个明显不同的表面电荷模式。不考虑骨架形状，带电胶体的各向同性-均质相图的特征在于均质有序的一般不稳定性、两相密度区域的急剧变窄以及在减少静电屏蔽时的重入现象。在较高的粒子密度下，静电排斥导致完全抑制有利于空间非均匀液晶的有序。
2013-09-03 cond-mat.soft
Understanding tetrahedral liquids through patchy colloids
我们研究了一个简单的四面体片状胶体模型的结构特性，在该模型中，斑块的宽度和斑块的范围可以独立地调节。对于宽的键角，完全键合的网络可以通过标准Monte Carlo或分子动力学模拟的模型生成，提供了一个整洁的方法来生成无缺陷的随机四面体网络。这提供了关注贴片角宽度对完全结合的网络结构的作用的可能性。作为键合角的函数的完全键合的配置的分析示出了键合角如何控制系统的可压缩性、结构因子中的预峰的强度和环尺寸分布。与液态水和二氧化硅模型的比较使我们能够找到这些连续电位和胶体电位之间的最佳映射。基于以前的研究集中在角度范围和结晶之间的联系，映射使得有可能揭示新的光的玻璃形成能力的网络形成四面体液体。
2013-09-09 cond-mat.soft
Gel-forming patchy colloids and network glass formers: Thermodynamic and Dynamic analogies
本文讨论了最近的尝试，以提供一个更深入的了解胶体物质的热可逆的“凝胶”状态，并解开凝胶在胶体水平和凝胶在分子水平，通常被称为网络形成强液体之间的类比。形成凝胶的片状胶体和强液体之间的连接是由粒子间相互作用的有限化合价提供的，即通过存在键合的最近邻的数量的限制。
2007-11-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Limiting the valence: advancements and new perspectives on patchy colloids, soft functionalized nanoparticles and biomolecules
有限的键价，通常伴随着明确的方向相互作用和选择性键合机制，现在被认为是创造具有定制特性的复杂结构的关键成分之一：尽管各向同性相互作用单元已经保证了对各种功能材料的访问，但各向异性相互作用可以提供额外的指令来引导特定架构的组装。有效相互作用的各向异性产生了丰富的自组装结构，无论是在适当合成的纳米和微米尺寸的构建块的领域和在自然界中，其中相互作用的各向同性通常是复杂现实的零阶描述。在这篇综述中，我们跨越了广泛的系统，其特点是有限的键价，从新一代的补丁胶体聚合物为基础的功能化纳米粒子，DNA为基础的系统和蛋白质，并描述了如何的相互作用模式的单个构建块可以设计定制的目标最终结构的属性。
2017-05-11 cond-mat.soft
Effective potentials induced by self-assembly of patchy particles
有效的胶体-胶体相互作用可以通过添加复杂的共溶质来定制。在这里，我们调查的情况下，由自组装补丁粒子的共溶质。根据化合价，这些颗粒可以形成聚合物链或支链结构。我们数值计算的有效势$V_{eff}$之间的两个胶体浸没在悬浮液中的可逆斑片状粒子，探索了广泛的区域的共溶质相图和价的作用。除了众所周知的排斥体积和耗尽效应，我们发现，在适当的条件下，$V_{eff}$是完全有吸引力的，但显示出振荡的字符。在聚合共溶质的情况下，这是由于链通过局部有序的开始被胶体有效地限制。这个论点，然后推广到具有较高的化合价的粒子的情况下，条件是他们仍然能够保持一个完全键合的组织约束。由此产生的有效电位是相关的复杂的混合物在拥挤的环境中的行为的理解，但也可以利用调整胶体自组装在优选的目标距离，以建立所需的超结构。
2019-02-07 cond-mat.soft
Translational and orientational glass transitions in the large-dimensional limit : a generalized replicated liquid theory and an application to patchy colloids
我们发展了一个适用于非球形单轴分子和胶体玻璃相的广义复制液体理论，该理论在大尺寸极限$d\to\infty$下变得精确。然后，我们将该方案应用于头部和尾部有粘性斑块的斑块状胶体。该系统具有丰富的相行为，涉及平移和取向自由度。我们发现了一种新的玻璃-玻璃之间的玻璃大/小取向波动的转变。
2018-07-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stabilizing quasicrystals composed of patchy colloids by narrowing the patch width
我们利用蒙特卡罗模拟研究了具有8个或10个对称排列的片状胶体颗粒的行为。粒子之间的相互作用遵循一种各向同性的对势，这种对势只有一个典型的长度。补丁导致额外的吸引力是各向异性的，并取决于两个相邻粒子的相对取向。我们研究了组装结构中的准晶特别感兴趣。我们发现，补丁宽度是非常重要的：只有在窄补丁宽度的情况下，我们能够观察到亚稳的八边形和十边形准晶，而十二边形准晶也可以发生广泛的补丁。这些结果是重要的，以获得准晶体的相互作用与优选的结合角的理解的作用。我们的研究结果表明，在尖锐的结合角的情况下，因为它们发生在金属合金中，八角形和十边形对称性可能会观察到更经常比在系统中与不太尖锐的结合角，因为它是在软物质系统的情况下，十二边形准晶占主导地位。
2019-06-03 cond-mat.soft
Percolation in binary and ternary mixtures of patchy colloids
本文从理论上和蒙特卡罗模拟两方面研究了片状胶体颗粒二元和三元混合物的渗流问题。每个粒子有三个相同的斑块，不同的物种有不同类型的斑块。理论上，我们假设树状集群和计算的键合概率使用Wertheim的一阶微扰理论协会。对于三元混合物，我们发现多达八个根本不同的双稳态。这些状态在物种和成对的物种方面有所不同。最强的凝胶是三凝胶或三连续凝胶，其中三种物质中的每一种都已溶解。最弱的凝胶是混合凝胶，其中所有的颗粒都已溶解，但没有一种物质本身溶解。混合熵与成键内能的竞争决定了各态的稳定性。理论和模拟结果非常吻合。唯一的显著差异是渗流阈值的温度，由于在理论描述中没有闭环，理论高估了该温度。
2016-06-17 cond-mat.soft
Empty liquid state and re-entrant phase behavior of the patchy colloids confined in the porous media
在随机多孔介质中，具有三个和四个等效块体的胶体模型在液相密度趋于零的可能性下发生重入式气液相分离。这种不寻常的行为是由强的流体-流体键合相互作用和弱的流体-基质吸引力之间的相互作用引起的。在高温下，相图的形状由流体粒子之间的吸引力相互作用决定;流体和障碍物之间的弱汤川吸引力仅略微增强流体-流体结合。在足够低的温度下，流体粒子的网络形成，相图的形状由汤川流体障碍吸引力定义。由于这种相互作用，在障碍物周围形成了一层相互结合的颗粒，并且网络变成了流体颗粒，网络中的流体颗粒由基质颗粒的空间布置限定。这些特征可能为制备具有预定不均匀颗粒分布的平衡凝胶开辟了新的可能性。
2021-12-14 cond-mat.soft
Theoretical and numerical study of the phase diagram of patchy colloids: ordered and disordered patch arrangements
我们报告的理论和数值评估的模型斑片状颗粒的相图。具体来说，我们研究硬球的表面是由一个小数目的相同的网站（“粘点”）通过一个短距离的方井吸引相互作用的装饰。我们从理论上评估，解决Wertheim理论，临界点的位置和气液共存线的几个值的f和比较吉布斯和大正则蒙特卡罗模拟的结果。我们研究了硬球表面上的有序和无序排列的网站，并确认补丁有很强的影响的相图：在温度-密度平面的气液共存区域显着减少，f降低。我们还从理论上计算了比热最大值的位置和渗流线。
2008-02-18 cond-mat.soft
A theory for the effect of patch / non-patch attractions on the self-assembly of patchy colloids
在本文中，我们发展了一个热力学微扰理论来描述的自组装的斑块胶体，表现出斑块-斑块的吸引力，以及补丁/非补丁吸引。也就是说，贴片吸引其他贴片以及无贴片区域。一般来说，这些吸引作用在不同的能量尺度上起作用，这允许受控的自组装以及反常的相行为。作为应用，我们将该模型应用于液态水的研究。
2017-09-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Simulating inverse patchy colloid models
针对现有模型难以同时描述定向吸引与排斥的问题，提出一种基于颗粒内不同类型位点相互作用的通用反向斑片胶体模型，在两种模拟平台实现并分析其性能与优化方向。
2025-01-15 cond-mat.soft
Self-assembly of three-dimensional open structures using patchy colloidal particles
开放结构可以显示出许多不寻常的性质，包括负泊松比，负热膨胀和全息弹性，并在工程中有许多有趣的应用。然而，在胶体尺度上自组装开放结构是一个巨大的挑战，其中短程相互作用和低配位数可能使它们机械不稳定。在本文中，我们讨论了使用三块Janus粒子的开放结构的自组装，它有两个大的吸引补丁，可以形成多个键，由一个带与纯硬球排斥分开。这样的表面图案化导致开放结构，其通过取向熵（有序无序效应）稳定，并且通过振动熵选择而不是紧密堆积的结构。对于不同的补丁大小的颗粒可以形成四面体或八面体结构的图案，然后组成开放的晶格，包括烧绿石，六方四叠和钙钛矿晶格。使用分析理论，我们研究这些可能的开放和紧密堆积结构的三块Janus粒子的相图和表征这些结构的机械性能。我们的理论导致合理的设计粒子的三维胶体结构的自组装是可能的，使用目前的实验技术。
2014-03-04 cond-mat.soft
Distinct aggregation patterns and fluid porous phase in a 2D model for colloids with competitive interactions
在本文中，我们探讨了自组装模式的二维胶体系统使用广泛的Langevin动力学模拟。提出的对势模型的竞争相互作用有一个短程长度尺度之间的第一邻居和第三邻居的第二特征长度尺度。我们研究了温度和胶体密度对组装形貌的影响。电势显示聚集模式类似于在以前的工作中观察到的，作为集群，条纹和多孔相。然而，我们在高密度和温度下观察到具有高流动性的多孔中间相，我们称之为流体多孔相，而在较低温度下，多孔结构是刚性的。对于固体和流体多孔相中的胶体和孔观察到三角形堆积。我们的研究结果表明，多孔结构是很好地定义了一个大范围的温度和密度，流体多孔相是竞争的相互作用和随机力的结果从Langevin动力学。
2017-12-28 cond-mat.soft
Critical behavior of colloid-polymer mixtures in random porous media
我们证明了淬火硬球无规多孔基质内的胶体-聚合物混合物的临界行为属于无规场伊辛模型的普适类。我们还表明，在胶体聚合物混合物中的随机场效应是令人惊讶的强大。这使得这些系统有吸引力的候选人研究随机场行为的实验。
2006-10-31 cond-mat.soft
Influence of Fluctuating Membranes on Self-Assembly of Patchy Colloids
一个粗粒度的计算模型被用来研究流体膜上的补丁粒子组装成生物相关的结构，由病毒核心和网格蛋白的动机的效果。对于核心，我们证明了一个非单调依赖的促进组装膜刚度。如果膜是显著可变形的，则核被芽包封，尽管这种效应对于非常柔性的膜被抑制。在变形较小的制度，我们没有观察到显着的增强核心，即使是强粘附表面。对于clarthrin样颗粒，我们再次观察到芽的形成，其形态取决于膜的灵活性。
2012-09-14 cond-mat.soft physics.bio-ph
Dimerizing hard spherocylinders in porous media
本研究基于标度粒子理论与液体缔合理论，分析了无序多孔介质中非球形贴片粒子的热力学性质，揭示了缔合相互作用和空间约束对各向同性-向列相转变的影响。
2024-04-01 cond-mat.soft
Wertheim perturbation theory: thermodynamics and structure of patchy colloids
我们批判性地讨论了应用韦特海姆的理论类的复杂的缔合流体，今天可以在实验室中的工程补丁胶体和预测其特有的气-液相图。我们的系统研究，源于微扰版本的理论，使我们能够表明，即使在最简单的近似水平的集群间的相关性，该理论仍然能够提供一个一致的和稳定的图片的行为有趣的模型的自组装胶体悬浮液。我们扩展了最近在文献中介绍的补丁系统的几种情况下的分析。特别是，我们第一次详细讨论的一致性的结构描述的微扰方法的基础上，我们能够证明从热力学和结构的一个网站的情况下，从价之间的一致性关系。提出了一个简单的结构因子的解析表达式。
2015-05-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Transfer of multi-DNA patches by colloidal stamping
片状颗粒由于其发展定向和选择性相互作用的能力而受到极大的关注，并作为创新胶体分子和晶体结构自组装的构建单元。虽然合成具有多个不同补丁的粒子仍然具有很大的挑战性，并且缺乏有效的方法，但这些构建模块将为更广泛的具有固有特性的有序材料开辟道路。在这里，我们描述了一种新的方法来图案功能的DNA补丁在颗粒的表面，通过使用胶体邮票。由于选择性链置换反应，DNA油墨仅在目标颗粒和印模之间的接触区域处转移。所产生的DNA斑块颗粒是理想的候选者，可以作为先进的精密/设计师构建模块来自组装下一代胶体材料。
2023-01-13 cond-mat.soft
Nonequilibrium growth of patchy-colloid networks on substrates
具有高度定向相互作用的斑块状胶体是控制自发自组织产生的局部排列的理想构件。在这里，我们建议使用它们，结合基板和非平衡条件，以获得结构，不同于那些平衡热力学相。具体来说，我们调查数值的不可逆粘附的三补丁胶体附近的吸引力基板，并分析所形成的分形网络的连接粒子。网络密度分布表现出三种不同的制度，具有不同的结构和缩放特性，我们详细描述。三个和两个补丁胶体的混合物的吸附也被认为是。一个最佳分数的两个补丁胶体被发现的薄膜的总密度最大化，在对比的平衡凝胶结构，其中的密度单调下降已被报道。
2013-03-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
SAFT-P: A plaquette level perturbation for self-assembly in patchy colloids
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
SAFT-P通过晶格级扩展实现对斑点颗粒自组装的拓扑敏感建模，提升对复杂凝聚体的预测能力。
2026-03-05 cond-mat.soft physics.chem-ph
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
Colloid-polymer mixtures in random porous media: Finite size scaling and connected versus disconnected susceptibilities
作为随机多孔介质中液-汽型相变的通用模型，Asakura-Oosawa模型的胶体-聚合物混合物中的淬火球矩阵进行了研究，使用广泛的Monte Carlo（MC）模拟。由于这种系统在临界状态下，以及在两相区，表现出缺乏自平均，MC数据的分析通过有限尺寸标度需要特别小心。在介绍了必要的理论背景和所产生的微妙之处有限尺寸标度在随机场伊辛型系统，我们提出的数据的序参量分布（及其时刻）作为胶体和聚合物逸度的函数，为广泛的系统尺寸，并为许多（数千）实现的多孔介质。特别注意的是连接和断开的可扩展性，以及它们各自的关键行为。我们表明，这两个benefitabilities分歧的临界点，我们证明，这是兼容的随机场伊辛普适性的预测方案。
2008-04-11 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
The Effects of Brownian Motion On Particle Interactions with Patchy Surfaces Bearing Nanoscale Features
布朗运动对粒子与非均质收集器相互作用的影响进行了评估，通过添加随机布朗位移的粒子轨迹和比较那些轨迹的地方，布朗运动不包括在内。我们将粘附阈值定义为粘附胶体颗粒所需的收集器上的平均斑块密度和Péclet数，Péclet数量化了胶体，剪切和布朗效应的相对重要性。我们发现，布朗运动有一个可以忽略不计的影响粒子轨迹图案与纳米级的异质性，非均匀分布的收集器内创建本地吸引力和排斥区域。强局部排斥区域中的高能量势垒不能通过布朗运动克服，使得片状收集器上的颗粒沉积由空间变化的DLVO相互作用而不是由布朗运动控制。在模拟中引入布朗运动效应，系统的整体粘附行为保持不受影响，因此，对于通常用于纳米级非均匀收集器上的颗粒轨迹实验的颗粒尺寸，完全忽略布朗运动效应是合理的。
2015-10-22 cond-mat.soft
Self-Assembly of Patchy Colloidal Dumbbells
我们采用蒙特卡罗模拟研究了通过修正的Kern-Frenkel势相互作用的块状哑铃胶体的自组装，通过探测系统的浓度和哑铃形状。我们考虑哑铃组成的一个有吸引力的球的直径$σ_1$和一个排斥球的直径$σ_2$和中心到中心的距离$d$之间的领域。对于三种不同的尺寸比，我们研究了两个球之间不同间距$l = 2d/(σ_1+σ_2)$的自组装结构。特别是，我们专注于可以从均匀流体组装的结构，因为这些可能是在实验中感兴趣的。我们使用簇序参数来分类所形成的结构的形状。当球的大小几乎相等时，$q=σ_2/σ_1=1.035$，我们发现，在增加$l$，球形胶束转化为细长胶束，并最终囊泡和双层。对于尺寸比$q=1.25$，我们观察到一个连续可调的过渡，从球形到细长的胶束时，增加球分离。对于尺寸比$q=0.95$，我们发现双层和囊泡，加上多面体和液滴。我们的研究结果确定了关键参数，以创建有吸引力的哑铃在实验中的胶体囊泡。
2014-12-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Capillary Condensation and Interface Structure of a Model Colloid-Polymer Mixture in a Porous Medium
我们认为，Asakura-Oosawa模型的硬球胶体和理想的聚合物接触的多孔基质模拟固定配置的硬球。对于该三元混合物，采用基本测量密度泛函理论，其中基质颗粒被淬火，胶体和聚合物被退火，即允许平衡。我们研究毛细凝聚的混合物在一个微小的样品矩阵以及分层和流体-流体界面内的散装矩阵。计算了垂直于界面的密度分布和表面张力，并与无基体的情况进行了比较。两种类型的矩阵被认为是：（i）胶体尺寸的基质颗粒在低包装分数和（ii）大基质颗粒在高包装分数。这两种情况显示了根本不同的行为，并且都应该是实验上可实现的。此外，我们认为，毛细管凝聚的胶体悬浮液可以实验访问。我们发现，在情况下（ii），即使在高包装分数，矩阵的主要影响是排除体积和，以高精度，结果可以映射到那些相同的系统，通过一个简单的重新缩放矩阵。
2003-08-06 cond-mat.soft
Thermodynamic perturbation theory for self-assembling mixtures of divalent single patch colloids
在这项工作中，我们扩展Wertheim的热力学微扰理论（TPT）的二元混合物（物种A和物种B）的斑片状胶体，每个物种有一个单一的补丁，可以结合最多两次（二价）。胶体被视为具有定向圆锥形结合位点的硬球。我们限制系统，使得只有不同物种之间的斑块共享吸引力;这意味着有AB吸引力，但没有AA或BB吸引力。该理论是在Wertheim的双密度形式主义为一个网站缔合流体。由于补丁是双键，相关的链，所有的链长，以及4-mer环组成的两个物种A和两个物种B胶体占。由于只有AB吸引力的限制，不能形成占主导地位的相应纯组分情况下的双键胶体三原子环。该理论被证明是在良好的协议与Monte Carlo模拟数据的结构和热力学这些补丁胶体混合物作为温度，密度，补丁大小和组成的函数。结果表明，4-mer环占主导地位，在低温下，抑制聚合的混合物成长链。这种类型的混合物最近已被研究人员合成。这项工作提供了第一个理论能够准确地模拟这些混合物。
2014-03-17 cond-mat.soft
Structure and equation-of-state of a disordered system of shape anisotropic patchy particles
我们提出了一个新的二维椭圆模型（即，形状各向异性）片状胶体，其中颗粒的不可穿透的核心在其共同顶点上被Kern-Frenkel型补丁装饰。使用（一）有据可查的标准重叠的未修饰的椭圆和（二）提出新的标准，如果两个粒子的补丁区域相互作用，我们进行了广泛的蒙特卡罗模拟在NPT合奏的证据。考虑椭圆形粒子的纵横比\{kappa} = 2，4，和6与两个补丁位于共同的顶点，并选择代表性的温度值，我们研究了半定量水平上出现的无序相的快照和径向分布函数和目前的状态方程的结果。
2019-02-21 cond-mat.soft
Phase diagrams of binary mixtures of patchy colloids with distinct numbers of patches: The network fluid regime
我们计算的网络流体制度和二元混合物的斑块状胶体的相图，使用Wertheim的一阶微扰理论和Flory-Stockmayer的聚合理论的推广。胶体被建模为具有相同直径和相同类型的表面贴片的硬球，$A$。物种之间的唯一区别是其补丁的数量-或功能-$f_A^{(1)}$和$f_A^{(2)}$（与$f_A^{(2)}>f_A^{(1)}$）。我们已经发现，在功能的差异是控制的行为的混合物在网络（膨胀）流体制度的关键因素。特别地，当$f_A^{(2)}\ge2f_A^{(1)}$时，键合熵驱动两种网络流体的相分离，这在其他混合物中不存在。当$f_A^{(1)}>2$时，这会极大地改变系统的临界特性，并驱动相图拓扑结构的变化（从I型到V型）。官能度的差异也决定了在高（渗透）压下的溶解性。如果是$f_A^{(2)}-f_A^{(1)}=1$，则混合物在高压下是完全混溶的，而如果是$f_A^{(2)}-f_A^{(1)}>1$，则在高于纯流体的最高临界压力的压力下存在闭合的混溶间隙。我们认为，这种相行为是由混合的熵和结合的熵之间的竞争，后者占主导地位的网络流体制度。
2011-04-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A simple patchy colloid model for the phase behavior of lysozyme dispersions
本文提出了一个具有异位对相互作用的球形蛋白质的极小模型来描述溶菌酶的平衡相行为。考虑到颗粒之间的排斥屏蔽库仑相互作用，假设净电荷均匀地涂抹在球形蛋白质表面上。我们将有吸引力的表面补丁，补丁之间的相互作用，在不同的领域建模的一个有吸引力的汤川潜力。进入吸引力汤川势部分的参数确定使用的实验访问的气体-液体的临界点上的信息。采用二阶热力学微扰理论计算了液固相的亥姆霍兹自由能。我们对溶解度曲线的预测与实验数据相当一致。此外，我们提出了新的实验数据的气液共存曲线在不同的盐浓度，并比较这些与我们的模型计算。与先前的研究结果一致，我们观察到的强度和范围的吸引力的潜力的一部分，只有弱依赖于盐的含量。
2009-01-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Observation of empty liquids and equilibrium gels in a colloidal clay
本研究针对斑片状胶体相图相关理论预测缺乏实验验证的问题，在复杂胶体黏土中首次观测到空液体与平衡凝胶，并结合数值模拟验证了理论预测，为软材料设计提供了实验依据。
2023-08-28 cond-mat.soft
Thermodynamics of mixtures of patchy and spherical colloids of different sizes: a multi-body association theory with complete reference fluid information
我们提出了一个理论来预测不同直径胶体混合物的结构和热力学，建立在我们早期的工作[J. Chem. Phys. 145，074904（2016）]上，该工作考虑了所有颗粒都被限制为具有相同尺寸的混合物。片状的溶剂颗粒具有短程定向相互作用，而溶质颗粒具有短程各向同性相互作用。没有任何缔合位点的硬球混合物形成参考流体。多体缔合理论中的一个重要组成部分是对参考溶剂在参考溶质周围的聚集的描述。在这里，我们占的物理，多体集群的参考溶剂周围的参考溶质在一个定义的观察体积的占用统计。这些占用概率是从增强的抽样模拟中获得的，但我们还提出了统计力学模型来利用有限的模拟数据估计这些概率。相对于仅描述参考文献中的三体相关性的方法，结合完整的参考信息可以更好地预测各种系统条件下物理溶质的键合状态和热力学。重要的是，从分子模拟和理论的无限稀释溶质的残余化学势的分析表明，而化学势是有点不敏感的参考流体的能量和熵的贡献的结构的描述是不是，从完整的参考方法的结果更好地与粒子模拟。
2017-01-11 cond-mat.soft physics.chem-ph
Phase diagrams of binary mixtures of patchy colloids with distinct numbers and types of patches: The empty fluid regime
我们研究了不同的键能对低官能度流体混合物临界状态的影响。我们专注于混合物的颗粒与两个和三个补丁，因为这包括混合物中的“空”流体最初报告。除了斑块的数量，物种在斑块或结合位点的类型上也有差异。为了简单起见，我们认为每个物种上的斑块是相同的：一个物种有3个$A$型斑块，另一个物种有2个$B$型斑块。我们已经发现了一个丰富的相行为与封闭的兼容性差距，液-液分层和负向异性。发现当$AB$键比$AA$或$BB$键弱时，液-液分层会抢占这些混合物的“空”流体状态。相比之下，当$AB$键强于其他两个键中的至少一个时，这类混合物表现出“空”流体行为。具有键能$ε_{BB}=ε_{AB}$和$ε_{AA}<ε_{BB}$的混合物被发现表现出不寻常的负向异性。
2011-01-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Self-assembly mechanism in colloids: perspectives from Statistical Physics
受最近胶体粒子化学合成的实验结果的启发，我们在生物系统中发生的自组装过程（例如蛋白质折叠）和材料科学领域中新的令人兴奋的可能性之间进行类比。我们考虑了一个自组装过程，其基本构件是各种类型的装饰斑片状胶体，自发地驱动系统向一个独特的和预定的目标宏观结构。为此，我们讨论了一个简单的理论模型-Kern-Frenkel模型-描述了一个流体的胶体球形颗粒与一个预定义的数量和分布在其表面上的疏溶剂和亲溶剂区域。疏溶剂和亲溶剂区域分别用短程方阱势和硬球势描述。积分方程和微扰理论提出讨论的结构和结晶性质，特别强调在温度-密度平面的流体-流体（或气体-液体）的过渡的计算。该模型允许描述一个和两个有吸引力的帽子，作为覆盖的有吸引力的表面的分数的函数，从而在改变覆盖范围时在方井和硬球流体之间插值。通过与蒙特卡罗模拟的比较，我们评估的优点和缺点的积分方程和微扰理论在目前的背景下，片状胶体，其中的计算工作的数值模拟是相当苛刻的。
2012-07-24 cond-mat.soft
Structure and thermodynamics of a mixture of patchy and spherical colloids: a multi-body association theory with complete reference fluid information
具有短程定向相互作用的溶剂颗粒和具有短程各向同性相互作用的溶质颗粒的混合物可以多次结合，这是理解液体和胶体混合物的基本兴趣。由于多体关联，预测这类系统的结构和热力学仍然是一个挑战。早期马歇尔和查普曼发展了一个理论，其中由于相互作用的关联效应乘以配分函数，用于参考硬球系统中的粒子聚集。多体效应被纳入到聚类过程中，在他们的工作中，在没有散装介质。然后在二阶微扰方法内近似建模本体溶剂效应。然而，他们的方法是不够的，在高密度和大的关联强度。基于这样的想法，即在一个定义的协调体积周围的溶质的溶剂的集群有关的在该定义的协调体积的占有统计，我们开发了一种方法，将完整的信息硬球集群在散装溶剂在感兴趣的密度。从增强的采样模拟，但我们也开发了一个简洁的参数形式来模拟这些概率的准化学理论的解决方案。我们表明，将完整的参考信息的结果在一个方法，可以预测的键合状态和热力学的胶体溶质的系统条件范围很广。
2016-05-20 cond-mat.soft physics.chem-ph
Single-particle and collective slow dynamics of colloids in porous confinement
利用分子动力学模拟研究了无序多孔介质中硬球流体的慢动力学行为。不连续和连续玻璃化转变的存在，以及单粒子和集体动力学之间的复杂的相互作用，以及捕获最近扩展的模式耦合理论的多孔介质中的流体。通过引入流体和基质颗粒之间的尺寸差异以及相互作用中的柔软度，研究了模式耦合理论预测胶体相关模型的普遍性程度。
2009-09-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Multiscale Modeling of Colloidal Dynamics in Porous Media: Capturing Aggregation and Deposition Effects
研究了饱和多孔介质中多尺度聚集和沉积对胶体动力学的影响。在孔尺度下，胶体的聚集由Smoluchowski方程模拟。基本上，胶体物质分布在不同大小的簇之间。我们把这些集群作为不同的物种参与的扩散-平流-反应机制。这种建模过程允许不同的材料特性在不同的物种之间变化，特别是扩散、聚集、沉积的速率以及平流速度。我们应用周期性均匀化过程来深入了解放大模型方程的有效系数。受益于直接访问微观结构信息，我们通过二维数值模拟捕获的效果，聚集的沉积速率恢复这种方式在文献中报道的阻塞和成熟制度。
2014-04-16 cond-mat.soft math.AP
Effects of patch size and number within a simple model of patchy colloids
我们报告的计算机模拟和积分方程研究的一个简单的模型的补丁球，每个表面装饰有两个相反的吸引力帽，作为一个功能的分数$χ$覆盖的吸引表面。探讨的简单模型-两块Kern-Frenkel模型-在改变覆盖范围$χ$的情况下在方阱和硬球势之间插值。我们发现，积分方程理论提供了定量预测在整个探索区域的温度和密度从方井极限$χ= 1.0$到$χ\approx 0.6$。对于较小的$χ$，良好的数值收敛的方程，只有在温度大于气液临界点，然而，积分方程理论提供了一个完整的描述的角度依赖性。这些结果进行了对比与那些为一个补丁的情况下。我们通过数值模拟研究了剩余的覆盖区域，并显示了气-液临界点如何随着$χ$的减小而向更小的密度和温度移动。在$χ\approx 0.3$以下，结晶阻止了观察临界点线演变的可能性，提供了在降低球势范围时液体作为平衡相消失的角度模拟。最后，我们表明，稳定有序相的演变减少$χ$从一个三维晶体的互连平面到一个二维的独立平面结构的链的一维流体时，每个补丁的一个键的限制，最终达到。
2010-04-07 cond-mat.soft physics.chem-ph
The ion activated attractive patchy particles model and its application to the liquid-vapour phase transitions
本研究扩展了离子激活吸引型斑块粒子模型，引入结合位点间的排斥效应，并利用数值方法分析了模型参数对相图中液-汽共存区域的影响。
2024-09-27 cond-mat.soft
Colloid recovery from porous structures under ambient flow: enhanced extraction via phoretic and osmotic mechanisms
Indian Institute of Technology Kanpur（印度理工学院坎普尔分校）
研究环境流动下多孔结构中胶体的回收，通过有限元模拟表征溶质梯度方向（溶质流出和溶质流入模式）对电泳和渗透胶体提取的影响，揭示不同模式下胶体提取行为及扩散渗透滑移增强作用，为相关领域提供指导。
2026-10-08 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A colloid approach to self-assembling antibodies
单克隆抗体的浓缩溶液由于其在药物制剂中的重要性而引起了相当大的关注，然而它们的聚集倾向和由此产生的高溶液粘度已经引起了相当大的问题。理解和预测这些溶液的相行为和稳定性仍然是一项非常困难的任务。在这里，我们提出了一个系统的单克隆抗体的结构和动力学特性的浓度依赖性的研究，使用不同的散射方法和微流变实验的组合。为了解释这些数据，我们使用基于简单的补丁模型的胶体启发方法，该模型明确考虑了分子的各向异性形状和电荷分布。结合理论，模拟和实验，我们能够解开自组装和分子间相互作用，并定量描述的结构和动力学量，如渗透压缩性，集体扩散系数和零剪切粘度在整个范围内的研究浓度的浓度依赖性。这个简单的补丁模型不仅使我们能够一致地描述mAb溶液的热力学和动力学行为，而且还提供了一个强大的估计其结合位点之间的吸引力。因此，它将是抗体制剂未来工作的理想起点，因为它提供了额外赋形剂或化学修饰对抗体相互作用的影响的定量评估，以及它们对溶液粘度的影响的预测。
2018-10-02 cond-mat.soft
Diffusiophoretic transport of colloids in porous media
Department of Mechanical Engineering and Materials Science, Yale University（耶鲁大学机械工程和材料科学系）
研究多孔介质中胶体输运机制，揭示化学梯度导致的非平衡扩散动力学迁移，展示溶质梯度对几何杂乱度影响的调节作用，需重新审视经典模型以适应实际应用。
2024-11-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn physics.geo-ph
Extended Wertheim theory predicts the anomalous chain length distributions of divalent patchy particles under extreme confinement
具有二价吸引作用的胶态片状粒子可以自组装成线性聚合物链。它们在2D和3D中的平衡性质由Wertheim的热力学微扰理论很好地描述，该理论预测了一个定义明确的指数衰减平衡链长分布。在实验实现中，由于重力，颗粒沉降到悬浮液的底部，形成具有小于颗粒直径的重力高度的单层颗粒。根据实验，在模拟中观察到非常高的单体浓度，这还不清楚。为了解释这一观察，我们解释聚合反应发生在一个高度受限的准二维平面和扩展Wertheim热力学微扰理论定义的加成反应常数作为链长的函数。我们推导出的理论，测试它在简单的方势阱，并将其应用到实验的情况下，合成的胶体片状颗粒浸没在一个二元液体混合物，描述了一个准确的有效的临界Casimir片状颗粒的潜力。重要的相互作用参数进入理论明确计算使用的积分方法结合蒙特卡罗抽样。在没有任何可调参数的情况下，链长分布的预测与自组装粒子的显式模拟非常一致。我们讨论的方法的一般性，其应用范围。
2022-06-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
