Bridging the Gap: 3D Real-Space Characterization of Colloidal Assemblies via FIB-SEM Tomography
洞察纳米粒子组装体的结构，直到一个单一的粒子水平是关键，以了解这些组件的集体性质，这严重依赖于单个粒子的位置和取向。然而，含有小的10-500纳米尺寸的胶体的大的微米尺寸的组件的表征是非常具有挑战性的，并且不能容易地用常规的光、电子或X射线显微镜技术来完成。在这里，我们证明了聚焦离子束扫描电子显微镜（FIB-SEM）断层扫描结合图像处理，使定量的真实空间研究有序和无序的粒子组件太大的传统的透射电子断层扫描，包含粒子太小的共聚焦显微镜。首先，我们展示了高分辨率的结构分析球形纳米粒子组件，包含小的各向异性的金纳米粒子。在此，FIB-SEM断层扫描允许表征组装尺寸，这是传统的透射电子显微镜无法访问的。接下来，我们表明，FIB-SEM断层扫描是能够表征更大的有序和无序的组件包含二氧化硅胶体的直径接近共聚焦显微镜的分辨率极限。我们确定的位置和方向的每个单独的（纳米）粒子在组件中使用最近开发的粒子跟踪例程。这种高精度的结构信息对于理解和设计新的基于纳米颗粒的材料和工艺的集体性质是必不可少的。
2019-03-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Compaction and mobility in randomly agitated granular assemblies
研究了密实颗粒材料在弱随机振动作用下的压实和流度特性。通过将毫米玻璃珠与压电换能器直接接触，我们设法以无序的方式向系统注入能量，加速度远小于重力，导致缓慢的压实动力学和无对流。我们的特点的流动性内的介质通过它拉一个入侵者的粮食以恒定的速度。我们提出了一个广泛的研究阻力和速度之间的关系为不同的振动条件和入侵者的大小。
2005-04-25 cond-mat.soft
Networks of triblock ellipses: from kagome order to disordered porous networks
Institute for Theoretical Physics, TU Wien（维也纳工业大学理论物理研究所）
本研究利用形状和相互作用各向异性稳定三嵌段椭圆粒子的多孔组装，发现kagome成核为一步路径，并引入粒子-补丁图与面行走算法表征孔隙网络，量化可调有序度。
2026-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Cooperative Behavior and Pattern Formation in Mixtures of Driven and Nondriven Colloidal Assemblies
我们模拟了一个无序组装的粒子相互作用，通过排斥汤川势与一小部分的粒子耦合到外部驱动器。非驱动粒子的排列中的扭曲在驱动粒子之间产生动态诱导的有效吸引力，从而产生间歇性的一维弦状结构。运动的弦的速度随着弦中被驱动粒子的数量而增加。我们将平均稳定弦长度确定为驱动力、背景粒子密度和粒子电荷的函数。该模型代表了一种新型的集体输运系统，该系统由相互作用的粒子通过可变形无序运动组成。
2006-02-06 cond-mat.soft
Tensorial Constitutive Models for Disordered Foams, Dense Emulsions, and other Soft Nonergodic Materials
近年来，“软玻璃态物质”的范式被用来描述表现出强烈的局部无序和缓慢的介观重排的各种非遍历材料。然而，到目前为止制定的“软玻璃流变学”（SGR）模型处理隔离的剪切应力，有效地“标量化”的应力和应变率张量。在这里，我们提供的SGR模型，结合其非平凡的老化和屈服性能与张量结构，可以特别适应，例如，流体膜组件或无序泡沫的描述概括。
2003-07-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Intermittent relaxation and avalanches in extremely persistent active matter
本文通过数值模拟研究极强持续活性致密自推进粒子的间歇弛豫，揭示弹性与塑性事件统计及动态促进，并与受剪非晶固体比较。
2023-06-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Understanding orientational disorder in crystalline assemblies of hard convex polyhedra
本文提出基于独特取向算法检测的晶体取向相分析新方法，发现硬凸多面体晶体中存在具离散旋转迁移率的独特平衡热力学相，粒子取向均匀分布且单胞层面最大无序，对称性失配可预测该相出现。
2024-11-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Percolation of nonequilibrium assemblies of colloidal particles in active chiral liquids
该研究通过实验考察活性手性大肠杆菌液体中胶体粒子的动态团簇与渗流转变，发现临界指数显著偏离标准连续渗流模型，揭示了更丰富的非平衡相行为。
2024-03-04 cond-mat.soft
Structural diversity and the role of particle shape and dense fluid behavior in assemblies of hard polyhedra
物质的一个基本特征是它在正确的热力学条件下形成有序结构的能力。从材料的基本属性预测这些结构及其性质是材料科学的圣杯。在这里，我们研究了145个硬凸多面体的自组装，其热力学行为完全源于它们的各向异性形状。我们的研究结果扩展了以前的熵驱动结晶的工作，表现出显着高的自组装倾向和前所未有的结构多样性，包括一些最复杂的结晶相尚未在非原子系统中观察到。除了22布拉维和非布拉维晶体，我们报告66塑料晶体（布拉维和拓扑密堆积），21液晶（结晶，近晶和柱状），和44玻璃。我们表明，从简单的措施，在无序流体中的颗粒形状和局部秩序，有序结构的类可以预测。
2012-02-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
How to Study a Persistent Active Glassy System?
我们探讨玻璃动力学的致密组件的软粒子，是自我推进的主动力量。这些力具有固定的幅度和在时间尺度tau_p（持续时间尺度）上变化的推进方向。这种主动眼镜的数值模拟是计算上的挑战时，动态是由大的持久时间。我们详细描述了最近提出的一个计划，允许一个直接研究的动态在大持久性的时间限制，周围的时间尺度和远高于持久性时间。我们讨论背后的想法，我们称之为活动驱动的动力学，以及它的数值实现。我们确定，我们的处方忠实地再现所有的动力学量在适当的限制τ_p走向无穷大。我们部署的方法来详细探索的统计Eshelby样的塑料事件在稳态动态的密集和间歇性的活性玻璃。
2020-12-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hyperuniformity and phase enrichment in vortex and rotor assemblies
在二维流体中旋转的粒子群可以表现出混乱的动力学，但也会产生隐藏秩序的特征。这种“转子”在自然界中被发现跨越了巨大不同的长度尺度--从细胞膜中的转子蛋白到大气动力学的模型。在这里，我们表明，无论是理想的涡流在无粘流体中，或驱动转子的粘性膜，自发自组装的初始随机分布。尽管这些系统产生于截然不同的物理学，但它们都具有一个哈密顿结构，该结构设置了导致不同结构状态的几何守恒定律。我们发现，旋转不变的相互作用各向同性抑制长波长波动-无序超均匀材料的一个标志。随着面积分数的增加，系统有序化为六方晶格。在两个同向旋转粒子群的混合物中，较强的粒子群将从另一个粒子群获得有序，并且两者都将变得相位富集。最后，我们表明，经典的2D点涡系统出现的实验访问微观膜转子的精确限制，产生一个新的系统，通过它来研究拓扑缺陷。
2021-02-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Emergence of preferred subnetwork for correlated transport in spatial networks: On the ubiquity of force chains in dense disordered granular materials
在致密颗粒材料和其他无热颗粒聚集体中的应力是通过颗粒间接触的视觉上引人注目的子网络传递的，其中的附加段被称为力链。在结构无序的介质中，组分主要通过物理接触相互作用，这种优选的子网络的出现还没有完全理解。在这项工作中，我们研究了随机几何图（RGG）中的局部相关输运，并显示了优先子网络的自发出现。我们的研究结果表明，尽管结构紊乱，系统跨越本地化的通量通过空间网络传输可以出现从短程相关。该子网络的空间和统计特征与模拟晶粒组装体中的强力网络惊人地相似，并提供了对力链的结构和空间尺度的重要性的见解。
2021-02-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft nlin.PS
Noise-Induced Phase Separation and Time Reversal Symmetry Breaking in Active Field Theories driven by persistent noise
本文证明标量非平衡场论可仅由持久噪声驱动的涨落引发相分离，机制类似运动诱导相分离，并发现时间反演对称性破缺集中于两相边界。
2024-08-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Superdiffusive, heterogeneous, and collective particle motion near the jamming transition in athermal disordered materials
我们使用计算机模拟来研究流体到固体，堵塞过渡附近的软粒子的无热组装的微观动力学。借用开发的工具来研究玻璃化转变附近的动态异质性，我们发现了一些原始签名的干扰过渡在粒子尺度。我们观察到超扩散，空间异质性，集体粒子运动的特征尺度，显示了一个令人惊讶的非单调行为的过渡。在固相中，动力学是弹性形变和塑性弛豫的间歇序列，其特征在于无标度空间相关性和系统尺寸依赖的动力学相关性。我们的研究结果表明，在致密的非热系统和玻璃形成的动态不均匀性是非常不同的，并揭示了最近的实验报告的“异常”的动力学行为附近的颗粒和胶体组件的干扰过渡。
2010-06-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Solid-to-solid transition in dense assemblies of elongated cells
Sun Yat-sen University（中山大学）；Guangdong Provincial Key Laboratory of Magnetoelectric Physics and Devices, School of Physics, Sun Yat-sen University（中山大学物理学院磁电物理与器件广东省重点实验室）；Interdisciplinary Research Center for Physical Mechanics in Complex Systems and Its Engineering Applications, School of Physics, Sun Yat-sen University（中山大学物理学院复杂系统力学及其工程应用交叉研究中心）；Aix Marseille Univ, CNRS and Turing Centre for Living Systems, CPT (UMR 7332)（艾克斯-马赛大学、法国国家科学研究中心及图灵生命系统中心，CPT（UMR 7332））；Aix Marseille Univ, Université de Toulon, CNRS, LAI (UMR 7333), Turing Centre for Living Systems（艾克斯-马赛大学、土伦大学、法国国家科学研究中心、LAI（UMR 7333）及图灵生命系统中心）
通过引入细胞各向异性形状的内在弹性偏好，发现细胞伸长不会使组织流化，而是驱动从有序各向同性固体到无序各向异性固体的固态到固态转变。
2026-06-26 cond-mat.soft physics.bio-ph
Dynamics of self-organization in dense persistent active matter
Indian Institute of Science（印度科学学院）；International Centre for Theoretical Sciences, TIFR（理论科学国际中心，TIFR）
研究了稠密持久主动物质中自组织的动力学，发现长程空间相关性由相反方向流动的两股流主导。
2026-10-22 cond-mat.soft
Memory formation in dense persistent active matter
本文研究致密活性物质中局部时空相关驱动对记忆形成的影响，通过可调相关性的振荡准静态驱动模拟无热无定形粒子堆积，发现重标度后记忆容量相当，而协同运动可提高形成效率。
2024-04-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Disorder-induced persistent random motion and trapping of microswimmers
Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）；Institute of Numerical Mathematics and Optimization, Technische Universität Bergakademie Freiberg（弗莱贝格工业大学数值数学与优化研究所）；Faculty of Informatics/Mathematics, HTW Dresden（德累斯顿应用技术大学信息/数学学院）；Center for Systems Biology Dresden（德累斯顿系统生物学中心）；Cluster of Excellence, Physics of Life, TU Dresden（德累斯顿工业大学“生命物理学”卓越集群）
研究通过有限元模拟揭示了微游泳器在无序多孔介质中的运动特性，发现活动性、流体动力学和无序性耦合可产生有效扩散，强推者和拉者因捕获或动态捕获而局部化，且推者-拉者在捕获概率上存在不对称性。
2026-03-22 cond-mat.soft physics.bio-ph
Inferring traits of hyperuniformity from local structures via persistent homology
本研究利用持续同调描述点图案的局部结构，通过机器学习实现了有限尺寸系统超均匀性的高精度检测，还可重构超均匀性全局参数、生成指定拓扑性质的图案，为超均匀图案分析与逆向设计提供了新方法。
2025-02-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Tunable Crystalline Order and Growth Kinetics in 2D Binary Colloidal Self-assembly Driven by Depletion Interactions
本研究通过实验与分子动力学模拟发现，在耗散相互作用驱动的二维二元胶体自组装中，杂质颗粒比例增加会降低取向有序度并导致动力学受阻，其无序组装源于组装动力学的挫败而非拓扑挫败。
2024-10-21 cond-mat.soft
Shear Induced Orientational Ordering in Active Glass
自推进粒子的密集集合体，也被称为活性或活性玻璃，在我们周围比比皆是，覆盖不同的长度和时间尺度：从细胞质到组织，从细菌生物膜到交通堵塞，从Janus胶体到动物群。由于结构上的无序和强烈的非平衡性，这些系统表现出了迷人的动力学和力学性质。利用广泛的分子动力学模拟和一些不同的动力学和力学序参量，我们区分了剪切模型活性玻璃体系中的三种动力学稳态：（a）无序相，（b）推进诱导有序相，和（c）剪切诱导有序相。我们补充这些观察与分析理论的基础上onan有效的单粒子福克-普朗克描述合理化的存在的新的剪切诱导取向有序行为在我们的模型活性玻璃体系，没有explicitaligning相互作用，例如Vicsek型。这种有序现象发生在大的持续时间限制，并可能只通过施加稳定的剪切。使用Fokker-Planck假设，我们可以在没有任何拟合参数的情况下对单个粒子位置和方向的联合分布进行可检验的预测。这些预测与直接数值模拟测量的联合分布相吻合。我们的研究结果对于探索致密活性胶体和堵塞的活性颗粒物质体系的流变学响应的实验是相关的。
2021-01-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Non-equilibrium dynamics of isostatic spring networks
临界稳定系统表现出丰富的临界力学行为。这样的均衡组件可以被内部活动驱动出平衡，但目前还不清楚这些系统的均衡和临界性质如何影响其非平衡动力学。在这里，我们研究了均衡阈值对活跃稀释泉网络非平衡动力学的影响。在我们的模型中，非均匀分布的有源噪声源驱动系统进入非平衡稳态。我们通过特征循环频率$ω$（相关相空间电流循环的度量）来量化最近邻居网络节点的非平衡动态。这些最近的邻居循环频率的分布表现出关键的缩放，我们使用平均场的方法来描述。总的来说，我们的工作提供了一个理论方法来阐明边缘的作用，积极的无序系统。
2018-09-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Multiple Types of Aging in Active Glass
最近的实验和模拟已经揭示了在细胞质，活组织以及自推进胶体的致密组件中的玻璃状特征。这就引出了一个基本问题：这些非平衡（有源）非晶材料与通过降低温度或增加密度产生的传统被动玻璃有何不同？为了解决这个问题，我们调查淬火后的老化行为，几乎逮捕状态的模型活性玻璃形成，Kob-Andersen玻璃在两个维度。每一个组成粒子都被一个恒定的推进力所驱动，其方向随着时间的推移而扩散。使用广泛的分子动力学模拟，我们揭示了丰富的老化行为，这个密集的活性物质系统：短的持续时间的积极迫使导致有效的热老化，在相反的限制，我们发现一个两步的老化过程与活动非热老化在短时间内，随后在晚些时候的活动驱动的老化。我们开发了一种专用的模拟方法，可以访问这种长期的缩放制度，高度持久的积极力量。
2019-11-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Visualizing Transient Ordering Phenomena in Dense Nanoparticle Clouds
University of Regensburg（雷根斯堡大学）
利用液相透射电子显微镜直接成像密集金纳米粒子云，揭示了不同密度下的粒子有序现象，包括纳米空间中的局部结构、高密度下的无序动态云和可逆超晶格形成。
2026-06-11 cond-mat.soft
Time-Rate-Transformation framework for targeted assembly of short-range attractive colloidal suspensions
随着固体颗粒含量的变化，颗粒间吸引力或排斥力的范围、类型和强度的变化，吸引胶体的聚集现象已从理论和实验两个方面得到了广泛的研究。所得到的凝胶组成的有吸引力的胶体颗粒的无序组件，也已被调查方面的渗滤，相分离，以及所得到的分形网络的机械特性。尽管我们对凝胶化过程的理解取得了巨大进展，并探索了不同的途径来阻止有吸引力的胶体的动力学，但在这样的系统中，对流传输过程和多体效应之间的复杂相互作用限制了我们将系统推向特定配置的能力。在这里，我们研究了一个模型有吸引力的胶体系统在广泛的颗粒特性和流动条件下进行聚集远离平衡。系统的复杂多尺度动力学可以使用时间-速率-转换图来理解，该图改编自对嵌段共聚物、过冷液体和更硬的玻璃态金属中材料加工的理解，以指导有吸引力的胶体颗粒的有针对性的组装。
2019-11-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
