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 and interfacial properties of nonadditive mixtures of Onsager rods
在第二维里理论，我们研究了体相图以及自由平面各向同性的界面的非添加剂薄和厚硬棒的二元混合物。对于相同类型的物质，排除体积仅由颗粒的尺寸决定，而对于不同类型的物质，排除体积被认为大于或小于该尺寸，从而产生可以是正或负的非加和性。我们认为，这样的非加性可以导致软相互作用的有效的硬核相互作用建模。非加和性增强或减少了各向同性结晶（$IN$）共存时的分馏，并可能诱导或抑制高密度结晶相分层为两种不同组成的结晶相（$N_1$和$N_2$），这取决于非加和性是正还是负。共存的各向同性相和共混相之间的界面张力显示出随着在$IN$界面处的分馏的增加而增加，并且在接近三相点共存时由$N_1$相完全润湿$IN_2$界面。在所有探索的情况下，体积和界面性质的非添加剂的混合物表现出惊人的和相当意外的相似性添加剂的混合物的性质不同的直径比。
2004-12-06 cond-mat.soft
Self-organized dynamics of a viscous drop with interfacial nematic activity
本研究通过流体动力学模拟，揭示了界面向列活性驱动粘性液滴产生从缺陷编织到活性湍流的自组织行为，并解释了形态变化的机制。
2024-04-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Interfacial ordering and accompanying divergent capacitance at ionic liquid-metal interfaces
构建了一个理论附近的带电平面壁，是有效的强离子间的相关性的致密离子溶液。该理论预测的波动引起的，一阶跃迁和自发电荷密度在界面处的顺序，在存在的，否则无序的体相溶液。表面排序是由施加的电压驱动，并导致在一个异常的微分电容，在最近的模拟结果一致，并与实验观察在广泛的系统。给出了电荷密度分布和电容的显式形式。该理论与电荷受挫伊辛模型，这也被发现表现出一个电压驱动的一级转变的数值结果进行了比较。
2016-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.chem-ph
Low magnetic field induced capacitance changes in ferronematics
实验研究了球形磁性纳米粒子、单壁碳纳米管（SWCNT）、羧基化SWCNT（SWCNT-COOH）和Fe $_3$ O $_4$纳米粒子在液晶中的悬浮液对低外磁场（0.1 T）的电容响应。纳米颗粒的体积浓度为$ϕ_1$ = 10 $^{-4}$和$ϕ_2$ = 10 $^{-3}$。独立于纳米颗粒的类型和体积浓度，已经观察到对低磁场（远低于磁性Fréederiksz转变阈值）的线性响应，这在未掺杂的纳米颗粒中不存在。
2014-01-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Adhesion of a nematic elastomer cylinder
针对向列弹性体的软弹性特性，通过数值模拟研究其对刚性基底上向列弹性体圆柱粘附行为的影响，揭示了应力分布的特殊规律，结果与实验一致。
2024-05-17 cond-mat.soft
Influence of the Anisometry of Magnetic Particles on the Isotropic-Nematic Phase Transition
研究了磁性粒子形状各向异性对4-（反式-4-正己基环己基）-异硫氰酸苯（6CHBT）液晶铁试剂的各向同性-均相变的影响。该液晶掺杂有不同尺寸和体积浓度的球形或棒状磁性颗粒。通过偏光显微镜和电容测量观察到了从各向同性到立方相的相变。论证了磁性粒子的浓度和形状各向异性对液晶各向同性-双相变的影响。结果与最近的理论预测非常一致。
2014-09-05 cond-mat.soft
Dipolar depletion effect on the differential capacitance of carbon based materials
与水溶剂接触的碳基材料的电容数据的显著低的实验值需要从微观理论解释，以优化这些材料的效率。我们表明，这个实验结果可以解释的静电势，这反过来又导致从图像偶极相互作用驱动的界面溶剂耗尽效应的介电屏蔽不足。我们证明了这一点，从微观系统的哈密顿非平均场偶极Poisson-Boltzmann方程。这可以解释溶剂分子与它们的静电图像的相互作用，所述静电图像由溶剂介质和衬底之间的介电不连续性产生。扩展偶极Poisson-Boltzmann方程的差分电容的预测与实验数据进行了比较，发现没有任何拟合参数的良好协议。
2012-03-10 cond-mat.soft
Transient Electrical Response Beyond Quasistatic Capacitance at Mechanically Excited Droplet--Dielectric Interfaces
Electrosoft labs LLP；School of Mechanical and Materials Engineering, IIT Mandi（印度技术学院曼迪分校机械与材料工程学院）
该研究发现机械激发液滴-电介质界面的瞬态电响应无法用准静态可变电容模型解释，揭示其由液滴电流体动力学与电介质界面极化的耦合作用主导。
2026-08-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Lipid-Mediated Control of Thermally Induced Shape Transformations in Liquid Crystal Droplets
Debye Institute for Nanomaterials Science, Utrecht University（乌得勒支大学德拜纳米材料科学研究所）
研究脂质和液晶中分子组织到介观形状转变，通过偏振光学显微镜研究单油酸甘油酯掺杂8CB液滴温度依赖结构演变，发现内部单油酸甘油酯浓度和外部脂质环境共同调控相变等，揭示相关转变及形态动力学机制，确立脂质相关参数的关键作用。
2026-07-29 cond-mat.soft
Director alignment at the nematic-isotropic interface: elastic anisotropy and active anchoring
向列相的活动驱动界面流动，导致优先排列，即切线或平面的可伸展系统（推）和垂直或垂面的收缩的（拉）。这种排列被称为主动锚定，并且已经报道了许多系统，并使用主动锚定流体动力学理论进行了描述。后者基于单弹性常数近似，即，它们假定潜在的被动磁致伸缩的弹性各向同性。然而，真正的向列相具有不同的弹性常数，这导致界面锚定。在本文中，我们考虑弹性各向异性的多相和多组分流体动力学模型的主动向列相和被动锚定的弹性各向异性驱动的界面之间的竞争进行调查。我们首先考虑平移不变性的系统，以分析在平坦界面的对齐，然后，考虑二维系统和主动微滴。我们调查的竞争的两种类型的锚定在很宽的范围内的其他参数，系统的特点。模拟结果表明，活跃的锚定占主导地位，除了在非常低的活动，当接口是静态的。此外，我们发现，弹性各向异性不影响的动力学，但改变的有效长度，成为各向异性。
2021-04-16 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Orientational Coupling Amplification in Ferroelectric Nematic Colloids
我们用量热法、光学法、红外光谱法和电容法研究了低浓度铁电胶体的物理性质。所得的胶体通常保持均匀，但取向耦合显着放大。在特定情况下，对于0.2%的颗粒浓度，α取向耦合增加10%。增加的取向有序性的表现是，与纯LC主体相比，纳米胶体的澄清温度增加高达40摄氏度。提出了一个理论模型，在该模型中，铁电粒子诱导的局域偶极子的有效相互作用是成正比的取向序参量的平方。
2006-03-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A diffuse-interface theory of active nematic interfaces: transport mechanisms and modal structure
Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas（巴西物理研究中心）；Centro de Física Teórica e Computacional, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa（里斯本大学理学院理论与计算物理中心）；Departamento de Física, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa（里斯本大学理学院物理系）；International Institute for Sustainability with Knotted Chiral Meta Matter, Hiroshima University（广岛大学螺旋手性超物质可持续发展国际研究所）
本文提出了一种长波长理论，用于研究活性向列体与各向同性流体之间界面的线性稳定性，通过扩散界面Cahn-Hilliard-Landau-de Gennes描述与Brinkman-屏蔽斯托克斯流体动力学耦合，推导出界面动力学的简化运算，揭示了活动性在屏蔽扩散界面中通过局部贡献产生界面不稳定性，与被动扩散毛细松弛竞争，从而定义了由扩散界面内部结构控制的局部活性界面通道。
2026-05-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Anchoring effects at the isotropic-nematic interface in liquid crystals
在d = 3的空间维中研究了液晶的各向同性到非各向同性的转变。提出了一种模拟方法来测量角度依赖的界面张力g（θ），其中θ是界面处的α相的锚定角。此外，一个替代的液晶模型，定义在一个晶格。晶格模型的优点是可以精确模拟锚定效应。对于晶格模型，g（θ）敏感地依赖于最近邻对相互作用，并且可以检测到稳定和亚稳锚定角。我们还测量了g（θ）的软杆的非晶格流体。对于软杆，只有一个稳定的锚定角被发现，对应于均匀对齐的界面的平面中的方向。这一发现与大多数硬棒的理论预测是一致的。
2007-06-18 cond-mat.soft
Computational modeling of tactoid dynamics in chromonic liquid crystals
受近期实验的启发，本文研究了有色液晶的各向同性-共晶相变。随着温度的降低，晶核成核、生长和聚结，在各向同性液体中产生类晶微观结构。这些类晶在畴结处产生拓扑缺陷（体中的向错或表面上的点缺陷）。我们模拟这样的tactoid平衡和他们的粗化动力学与模型使用程度的顺序，可变长度的董事，和界面正常的状态描述符。我们采用Ericksen的工作，并引入了一个增强的Oseen-Frank能量，与非凸性的界面能和依赖的能量的程度的顺序。这种能量的梯度流动动力学不能成功地再现一些简单的预期特征的tactoid动力学。因此，一个策略的基础上设计的连续运动学和热力学来表示这些功能。该模型用于预测在相变过程中类晶的形核、膨胀和聚结。我们重现实验中观察到的行为，并进行实验测试的参数研究散装弹性和tactoids界面能参数的相互作用的界面和散装领域的tactoids的效果。
2017-08-24 cond-mat.soft
Negative Differential Capacitance from Composition-Dependent Stern Capacitance in a Binary Mixture
Kyoto University（京都大学）
本研究建立二元液体混合物双电层热力学理论，发现斯特恩层电容随局部溶剂组成变化可产生负微分电容及双电层一级相变，其理论与四丁基氯化铵混合溶剂电容数据半定量吻合，揭示斯特恩层溶剂交换对相关性质的调控作用。
2026-08-05 cond-mat.soft physics.chem-ph
Nematic liquid crystals at rough and fluctuating interfaces
在Frank弹性理论和Landau-de Gennes理论的范围内分析了粗糙和起伏界面处的向列相液晶。我们专门研究接口，本地有利于平面锚定。在第一部分中，我们重新考虑固定粗糙表面上的Berreman锚定现象，并推导出相应的方位锚定能的新的简单表达式。令人惊讶的是，我们发现，强烈对齐的表面，它只取决于几何表面各向异性和体弹性常数，而不是化学表面参数的精确值。在第二部分中，我们计算了向列-各向同性界面上的毛细波。如果忽略弹性相互作用，毛细波谱的特征在于各向异性的界面张力。在弹性相互作用的情况下，界面张力，即毛细管波谱的前导$q^2$项的系数，变为各向同性。然而，弹性相互作用引入了强各向异性的{ \em立方} $q^3$项。在垂直于指向矢的方向上，毛细波的振幅最大。这些结果与以前的分子动力学模拟结果一致。
2005-10-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Interfacial layering in the electric double layer of ionic liquids
离子液体和浓电解质中的离子存在于拥挤的、强相互作用的环境中，导致在界面处形成离散的电荷层。在这里，我们提出了一个连续统理论，捕捉过渡过度屏蔽-交替层的过量电荷在低表面电位，过度拥挤-形成致密层的电荷相同的符号在高表面电位。该模型输出缓慢衰减的振荡的电荷密度与单离子直径的波长，如所示的梯度膨胀的分析。梯度展开提出了一种新的结构的偏微分方程描述在带电界面的静电势。我们发现定量之间的协议的理论和分子模拟的微分电容和浓度分布。
2020-07-31 cond-mat.soft
Structure and dynamics of interfaces between two coexisting liquid crystalline phases
相场晶体模型是用来访问两个共存的液晶相在两个空间维度之间的界面的结构和热力学。取决于模型参数，在两个液晶相之间存在多种可能的共存，包括塑性三角形晶体（PTC）。在这里，我们数值计算的轮廓的平均密度和跨界面的各向同性PTC和柱状PTC分别近晶A-PTC共存的三阶张量。作为一个一般的发现，相对于表征取向顺序的有序序参量的界面的宽度大于平均密度界面的宽度。在从PTC侧接近界面时，首先平均密度下降，然后是有序序参量。两个轮廓的相对位移可以大于塑性晶体的全晶格常数。最后，我们还提出了数值结果的动态松弛的初始序参数配置文件向其平衡界面配置文件。我们的预测的界面配置文件可以在原则上验证胶体分散体的真实空间实验。
2013-02-01 cond-mat.soft
Constraining the value of the dielectric constant of the ferroelectric nematic phase
本研究针对铁电向列相液晶介电常数受测量池厚度影响、本征值未明的问题，通过含极化重取向与界面层效应的等效电路建模，确定了原型材料DIO的完整介电张量分量。
2024-05-17 cond-mat.soft
Interpretation of dielectric spectroscopy measurements of ferroelectric nematic liquid crystals
本文通过等效电路模型分析铁电向列相液晶的介电谱测量，指出表观巨介电常数仍低估了NF相的真实介电常数，并强调无取向层时也需考虑表面层电容。
2024-09-04 cond-mat.soft
Motile bacteria crossing liquid-liquid interfaces
本研究探究杆状枯草芽孢杆菌穿越水性色团液晶各向同性-向列相界面的行为，发现界面张力影响穿越概率，建立的力平衡模型可预测细菌长度、速度对穿越的影响，且进入向列相后细菌摆动减少、速度加快。
2024-04-12 cond-mat.soft physics.bio-ph
Self-organized composites of multiwalled carbon nanotubes and nematic liquid crystal 5CB: Optical singularities and percolation behavior in electrical conductivity
本工作讨论了填充有多壁碳纳米管（MWCNTs）和液晶（LC）复合材料的薄电光池中的光学奇异性和电导率行为。使用具有高纵横比的多壁碳纳米管$L/d\approx 300\div1000$和4-戊基-4-0-氰基联苯（4-pentyl-4-O-cyanobiphenyl））。通过将MWCNT（$0.0001\div0.1$ % wt）引入LC溶剂中并随后超声处理来制备复合材料。MWCNT浓度的增加（在$0.005\div0.05$ % wt之间）导致MWCNT的自组织和具有分形边界的微米级聚集体的形成。在约0.025%wt的逾渗阈值附近视觉观察到的跨越MWCNT网络的形成伴随着从非导电状态到导电状态的转变和光学奇异性的产生。实验结果表明，多壁碳纳米管与液晶介质之间存在强相互作用，多壁碳纳米管侧表面附近5 CB分子呈平面取向分布。据推测，光学奇点出现的结果与LC扰动的界面壳层覆盖的多壁碳纳米管簇的入射激光束的相互作用。讨论了界面壳层厚度在外加电场中的变化规律以及界面壳层厚度在各向同性转变附近的变化规律。
2009-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Spontaneous phase separation and pattern formation in a lyotropic nematic mixture
SUPA, School of Physics and Astronomy, Edinburgh University（苏格兰物理学和天文学超级学院，爱丁堡大学）
研究通过理论、模拟和实验揭示了Lyotropic向列相混合物中自发相分离与图案形成机制，发现取向-密度耦合和弹性毛细作用是指导自组装的关键因素。
2026-02-11 cond-mat.soft
Tunable parametric vibrations in fluid ferroelectric fibres
Otto von Guericke University（奥托·冯·格里克大学）；Merck Electronics KGaA（默克电子股份公司）
本文研究铁电-向列纤维在交变电场下的参数振动，发现其源于极化-场耦合主导的参数不稳定性，并用Floquet模型解释共振现象，确立了电可编程流体谐振器的概念。
2026-09-21 cond-mat.soft
Intermittency Signatures in the Deformation of a Passive Droplet in Active Turbulence
Indian Institute of Science Education and Research Mohali（印度科学教育研究所穆哈利分校）
通过全分辨率向列型流体动力学模拟，研究二维拉伸主动向列型湍流中被动向列型液滴的变形统计。发现液滴纵横比可探测主动浴，其增量有重尾分布等，揭示时间间歇性，且归一化间歇性在低活性时最强。
2026-07-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dipolar correlations in structured solvents under nanoconfinement
我们研究了局限于纳米级系统的结构溶剂中的静电相关性。本文导出了有限尺寸偶极子组成的模型液体的Netz-Orland型变分方程。在狭缝纳米孔几何形状中，对稀释溶剂和生理浓度下的溶剂求解这些方程。相关效应是非常重要的介电降低和各向异性的溶剂从偶极图像相互作用，也导致降低低介电体之间的范德华吸引力。最后，通过与其他最近发展的自洽理论和实验的比较，我们仔细研究了溶剂-膜相互作用对与低介电基板接触的带电液体的微分电容的影响。由溶剂-图像相互作用驱动的界面溶剂耗尽在所观察到的实验电容数据的低值中起主要作用，而与溶剂分子的扩展电荷结构相关的非局部性仅带来较小的贡献。
2014-05-26 cond-mat.soft
Confinement-controlled Water Engenders High Energy Density Electrochemical-double-layer Capacitance
Skolkovo Institute of Science and Technology（斯克隆沃科学技术研究所）；Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；Max Planck Institute for Polymer Research（马克斯·普朗克高分子研究所）
本研究通过实验探索界面水层在电化学双电层电容中的作用，开发出无需电解质的新型膜电极装置，为高能量密度电化学双电层电容器及其他生态中性电池、燃料电池和纳米流体装置的发展提供新途径。
2022-12-30 cond-mat.soft physics.chem-ph
Fluctuating Interfaces in Liquid Crystals
我们回顾和比较最近的工作之间的波动界面的性质的液晶相和各向同性。对长径比为15：1的椭球和硬杆系统进行了分子动力学和蒙特卡罗模拟，分析了界面位置的涨落谱（毛细波谱）。此外，毛细波谱已被计算内的Landau-de Gennes理论解析。该理论预测，界面波动可以描述在一个波矢量依赖的界面张力，这是各向异性在小波长（刚性董事制度），并成为各向同性在大波长（柔性董事制度）。在确定了弹性常数后，理论和模拟可以定量地进行比较。我们得到了很好的一致性为刚性董事制度。交叉到灵活的导演制度预计在几千粒子直径的顺序，这是我们的模拟无法访问的波长。
2008-10-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Coupling of surface chemistry and electric double layer at TiO$_2$ electrochemical interfaces
在工作条件下，金属氧化物的表面通常由于酸碱化学而带电。用抗衡离子补偿的带电界面形成所谓的双电层。表面化学和双电层的耦合被认为是至关重要的，但由于缺乏原子尺度的信息，人们对其了解甚少。本文采用基于密度泛函理论的有限场分子动力学模拟方法研究了金红石型TiO $_2$（110）-NaCl电解质界面的亥姆霍兹电容随pH值的变化规律。研究发现，由于表面吸附和双电层的竞争力，水分子在高pH值下具有更强的结构波动，从而导致更大的电容。还可以看出，在低pH下的界面质子转移显著增加电容值。这些发现阐明了滴定实验中观察到的相同趋势的微观起源。
2019-06-30 cond-mat.soft physics.chem-ph
Biofilms as self-shaping growing nematics
主动向列相是被动液晶的非平衡模拟物，其中各向异性单元消耗自由能来驱动涌现行为。类似于显示器中的液晶（LC）分子，主动向列相的有序性和动力学对边界条件敏感;然而，与被动液晶不同，主动向列相（例如由生命物质组成的那些）具有通过自生应力调节其边界的潜力。在这里，使用由水凝胶限制的细菌生物膜作为模型系统，我们展示了一个三维的，有生命的细菌如何能够积极地塑造自己和它的边界，以通过生长诱导的应力来调节其内部结构。我们发现，生物膜表现出一个急剧的过渡，在改变环境刚度或细胞-基底摩擦时，从圆顶透镜的形状，这是解释了一个理论模型，考虑限制和界面力之间的竞争。生长模式定义了边界的进展，这反过来又决定了细胞谱系的轨迹和空间分布。我们进一步证明，不断发展的边界定义的取向有序的细胞和出现的拓扑缺陷的内部的生物膜。我们的研究结果揭示了新的自组织现象，在有限的活性物质，并提供战略指导开发的程序化微生物财团与紧急材料的性能。
2022-10-07 cond-mat.soft q-bio.QM
Magnetomechanical Coupling in Ferronematic Phases: Influence of Spindle-Shaped Nanodopants on Liquid Crystalline Order
Department for Chemistry and Biochemistry, University of Cologne（科隆大学化学与生物化学系）
本研究通过实验揭示纺锤形磁性纳米颗粒掺杂液晶中磁各向异性主导有序化，并显著改变Freedericksz转变阈值，为可调软物质器件提供新见解。
2025-10-15 cond-mat.soft
Fast, scalable, and interactive software for Landau-de Gennes numerical modeling of nematic topological defects
使用张量Landau-de Gennes（LdG）理论对液晶进行数值模拟，可以详细了解液晶与胶体夹杂物或结构化边界接触时可能出现的各种各样的拓扑缺陷配置的结构和能量。然而，这些方法在计算上可能是昂贵的，使得预测涉及几个胶体颗粒的（Meta）稳定配置具有挑战性，并且它们通常限于远低于实验规模的系统尺寸。在这里，我们提出了一个开源的软件包，利用了并行结构的晶格离散化的LdG方法。我们的实现结合了CUDA/C++和OpenMPI，允许用户在单核或多核配置中使用CPU和GPU资源加速模拟。我们利用一个有效的最小化算法，快速惯性松弛引擎（FIRE）的方法，这是非常适合大规模的并行化，需要很少的额外的内存或计算成本，同时提供与其他常用的方法具有竞争力的性能。在多核操作中，我们能够将模拟扩展到实验相关的超微米长度尺度，在单核操作中，模拟包包括一个用户友好的GUI环境，用于界面特征的快速原型设计和它们可以促进的各种缺陷状态。为了演示这个软件包，我们详细研究了曲线向错和点状刺猬缺陷之间的竞争，尺寸尺度，材料性能和几何特征是不同的。我们还研究了与阵列的拓扑点缺陷的接口图案化的效果。
2019-11-16 cond-mat.soft
Increasing the magnetic sensitivity of liquid crystals by rod-like magnetic nanoparticles
研究了以4-（反式-4 '-正己基环己基）-异硫氰酸根合苯（6CHBT）为液晶基元的铁试剂的磁性Fréedericksz跃迁。6 CHBT掺杂不同尺寸和体积浓度的棒状磁性颗粒。所制备的铁试剂中磁性颗粒的体积浓度为$ϕ_1$ = 10 $^{-4}$和$ϕ_2$ = 10 $^{-3}$。通过电容测量观察到的结构变化，表明浓度，形状各向异性，和/或磁性颗粒的大小对这些铁磁化合物的磁响应的显着影响。
2014-01-08 cond-mat.soft
Large deformation electrohydrodynamics of an elastic capsule in DC electric field
研究了在均匀直流电场作用下，一个含有牛顿流体的球形弹性胶囊在一个弹性膜和另一个牛顿流体中的动力学行为。诸如内部和外部流体介质的电导率以及膜的电容和电导率的电特性的不连续性导致净界面麦克斯韦应力，其可以引起这种弹性胶囊的变形。我们调查这个问题，考虑良好的膜法律薄的弹性膜，充分解决流体力学的斯托克斯流量限制和描述的静电使用的电容器模型。在小变形的极限下，解析理论对动力学的预测相当令人满意。然而，在高毛细管数下的大变形需要数值方法（在本例中为边界元法）来解决这个高度非线性的问题。类似于囊泡，在中间时间，高度非线性的双凹形状以及正方形和六边形的形状时，观察到外部介质更导电。该研究确定的重要性，如高膜电容，低膜电导，低流体动力学时间尺度和高毛细管数观察这些形状转变的参数。过渡是由于大的压缩麦克斯韦应力在两极在中间时间。因此，这种形状转变可以在允许电容的球形小球中看到，可能与界面回复力的性质无关。
2017-08-29 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
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
Topological Stabilization and Dynamics of Self-propelling Nematic Shells
液体外壳（例如双重乳液、囊泡等）当脱离机械平衡时易受界面不稳定性和破裂的影响。这对基于液体壳的微机器的设计提出了重大挑战，其中目标是保持稳定性和动态控制与运动性相结合。在这里，我们提出了我们的解决方案，这个问题与可控的自推进液体壳，我们已经稳定使用软拓扑约束所施加的一种润滑油。我们证明，通过实验和模拟，各向异性的弹性可以抵消壳运动引起的粘性阻力的不稳定影响，并抑制破裂。我们分析了它们的推进动力学，并确定了一个特殊的曲折行为的拓扑和化学自发打破对称性的组合驱动。基于我们对这些对称性破缺机制的理解，我们提供了通过拓扑结构、化学信号和流体动力学相互作用来控制壳运动的途径。
2019-07-08 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Asymptotic Analysis of Diffuse-Layer Effects on Time-Dependent Interfacial Kinetics
我们调查的微妙影响扩散电荷的界面动力学通过求解控制方程的离子输运（能斯特-普朗克）与现实的边界条件代表反应动力学（巴特勒-沃尔默）和致密层电容（斯特恩）在渐近极限$ε= λ_D/L \to 0$，其中$λ_D$是德拜屏蔽长度和$L$是工作和反电极之间的距离。使用奇异摄动理论的方法，我们推导出领先的顺序稳态响应的情况下，中性物种氧化成阳离子，没有任何支持电解质的非零施加电流。在某些参数制度，理论预测的反应限制电流小于经典的扩散限制电流。我们还分析了当小的AC电流调制被添加到所施加的DC电流时的电化学电池的阻抗。在足够高的交流频率下，发现麦克斯韦位移电流超过法拉第传导电流，并且预测实验观察到的“负阻抗”（异相交流电压响应）接近反应限制电流。总体而言，我们证明了扩散电荷的动态在非平衡表面反应中起着根本性的作用时，一个反应物种的运输耦合到总的紧凑和扩散层的界面response。
2000-06-07 cond-mat.soft physics.chem-ph
Interface crossing behavior of prolate microswimmers: thermo and hydrodynamics
Indian Institute of Technology Jammu（印度理工学院詹穆分校）；Birla Institute of Technology Pilani, Hyderabad Campus（比拉理工学院皮拉尼校区海得拉巴）；Univ. Bordeaux, CNRS, LOMA, UMR 5798（波尔多大学，法国国家科学研究中心，LOMA实验室）
研究椭球微游泳器穿越清洁液-液界面的动力学，揭示中性润湿游泳器受初始角度、游泳速度及界面张力影响，可能被吸附或穿越界面，通过界面热力学与主动流体动力学力的竞争解释其行为。
2025-07-31 cond-mat.soft
Polar Liquids at Charged Interfaces: A Dipolar Shell Theory
极性液体和电解质溶液（如水和含水电解质）在界面处的结构是物理学、化学、生物学和工程学中许多现象的基础。在这项工作中，我们开发了一个连续介质理论，捕捉极性液体在带电界面，包括电荷和质量的振荡，从溶剂的分子性质开始的介电屏蔽的基本特征。该理论预测了以前在分子动力学模拟中研究的界面极性液体的各向异性介电张量。我们探讨了电极/电解质界面的电容和两个平面平行的极化表面之间的水合力的界面极性液体的性质的影响。在线性响应近似下，我们得到了界面处分子和离子分布的特征衰减长度的简单公式。
2022-04-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Trapping of isotropic droplets by disclinations in nematic liquid crystals controlled by surface anchoring and elastic constant disparity
研究表面光刻图案化向列相液晶中向错捕获各向同性液滴的位置偏移，揭示其由表面锚定及弯曲、展曲弹性常数差异共同决定。
2024-06-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Ferroelectric nematics: Materials with high permittivity or low resistivity?
本研究对比了解释铁电向列相（NF）介电谱的PCG模型与高ε模型，分析了二者等效性的成因、预测差异及寄生电阻的关键作用，实测ITO电池电极电阻为数百欧姆量级。
2024-11-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Influence of BaTiO_3 nanoparticles on the anisotropy of the dielectric properties of nematic liquid crystal 5CB
Institute of Physics of the National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院物理研究所）；Frantsevich Institute of Materials Science, the National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院弗兰采维奇材料科学研究所）
本研究探究BaTiO₃纳米粒子对5CB液晶悬浮液介电性能的影响，发现其浓度会非单调改变中间相-各向同性相转变温度，高浓度粒子通过空间电荷积累调控离子传输与介电机制。
2026-10-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Anomalously low dielectric constant of confined water
University of Manchester（曼彻斯特大学）；National Graphene Institute, University of Manchester（国家石墨烯研究所，曼彻斯特大学）；Sharif University of Technology（谢里夫理工大学）；Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学）；Institut de Bioenginyeria de Catalunya（加泰罗尼亚生物工程研究所）；National Institute for Materials Science（国立材料科学研究所）
通过局部电容测量，发现受限在原子级平坦壁间的水存在极化极小的界面层，其面外介电常数仅约2，厚度为两到三个分子层，为界面水理论提供关键实验反馈。
2018-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.chem-ph
Ordering Kinetics of Canted and Uniform States in Nematic Liquid Crystals
我们进行了一个全面的Monte Carlo（MC）的有序动力学在三维$(d=3)$中的液晶（NLC）的研究，通过执行从各向同性的$(T>T_c)$的深度淬火的$(T<T_c)$相。由具有反转对称性的连续$O(3)$自旋表示的双金属离子之间的分子间势由{ \it广义Lebwohl Lasher}（GLL）模型精确地模拟。它包含二阶和四阶勒让德相互作用，它们的相对相互作用强度为$λ$。对于$λ<-0.3$，我们观察到{ \it倾斜}的形态，相邻的棒状分子之间具有$λ$依赖的倾斜角。对于$λ\geq-0.3$，分子排列产生{ \it uniform}状态。粗化形态在这两种机制下都服从{ \it广义动力学标度}，但标度函数相对于$λ$并不稳健。倾斜区域的结构因子尾遵循{ \it Porod定律}：$S(k,t)\sim k^{-4}$，这意味着粗化动力学是由于界面缺陷的湮灭。这是出乎意料的，因为GLL模型的特征在于连续序参量。另一方面，均匀区域表现出预期的{ \it广义Porod衰变}：$S(k,t)\sim k^{-5}$，从{ \it弦缺陷}散射的特征。最后，对于所有的$λ$值，畴生长都服从{ \it Lifshitz-Allen-Cahn定律}：$L(t)\sim t^{1/2}$。我们的结果为新的{ \it倾斜}制度是相关的一大类系统与取向有序，例如活性物质，膜，LC弹性体等，我们…
2020-11-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Explosive electrostatic instability of ferroelectric liquid droplets on ferroelectric solid surfaces
研究了铁电液滴在铁电晶体衬底热释电场作用下的静电行为。铁电液体是一种双极性液晶，其中分子偶极子的几乎完全极性有序化产生与平均分子长轴局部共线的内部宏观极化。在通过从铁电相降低温度而进入铁电相时，液晶液滴变得机电不稳定并通过流体射流的爆炸性发射而分裂。这些射流主要是界面的，在基板表面上展开，并表现出分形分支成较小的流，最终破裂，形成二次液滴。我们将这种行为理解为带电流体液滴的Rayleigh不稳定性的表现，当静电排斥超过流体的表面张力时预期。在这种情况下，电荷是由于铁电流体的体极化，该体极化通过其边缘场和固-液界面耦合耦合到下面的铁酸锂衬底的热释电极化。由于流体的喷射不会中和液滴表面，因此随着温度降低，它们可能经历多次爆炸事件。
2022-07-06 cond-mat.soft
Toroidal nuclei of columnar lyotropic chromonic liquid crystals coexisting with isotropic phase
从各向同性状态出现的有序材料的核通常表现出拓扑学上等同于球体的形状;众所周知的例子是晶体和微液晶液滴。在这项工作中，我们从实验和理论上探讨了柱状溶致变色液晶的核与各向同性相共存的环形形状。环形的几何形状强烈地依赖于分子浓度和拥挤剂聚乙二醇的存在。高浓度会产生中心孔较小的厚环，而低浓度会产生孔较宽的薄环。弯曲弹性和各向异性界面张力的平衡解释了所观察到的形状的众多。
2022-08-08 cond-mat.soft
Colossal Dielectric Permittivity and Superparaelectricity in phenyl pyrimidine based liquid crystals
本文通过苯基嘧啶和腈基取代改造铁电向列相原型 DIO，合成出偶极矩高达 14.8 D 的液晶分子，首次在流体中发现无滞后的超顺电性及巨介电常数，并展示其在超级电容器储能中的应用潜力。
2024-11-07 cond-mat.soft
Flow-induced order-order transitions in amyloid fibril liquid crystalline tactoids
理解和控制液晶和胆甾相液晶中的指向矢场的结构、形状和取向在许多科学分支中具有根本的重要性。液晶液滴，也被称为类晶，其通过在相图的两相区域内成核和生长而自发形成，其中各向同性相和非晶相共存，由于在极小的界面张力下各向异性表面边界的影响，挑战了我们目前对受限下的液晶的理解，并且主要在静态准平衡条件下进行研究。在这里，我们表明，不同类别的淀粉样蛋白原纤维和类淀粉样蛋白经历了平衡秩序秩序的转变，其形状的流动引起的变形。在拉伸流动下，类晶排列，并经历极端变形，成为高度细长的扁圆形，允许螺旋桨间距以类晶纵横比的逆幂律减小。能量泛函理论和实验测量相结合，合理化的临界伸长率比以上的董事场配置的tactoids从双极和单轴的双极性转换到均匀和辩论的热力学性质，这些转变。我们的研究结果表明，在设计自组装液晶材料的结构和动力学性能可以通过非平衡相变调整的新机会。
2020-02-17 cond-mat.soft physics.bio-ph
Dynamic tuning of the director field in liquid crystal shells using block copolymers
当一个半导体液晶（LC）被限制在一个自封闭的球壳上时，拓扑约束会产生有趣的结果，这主要取决于LC在壳中的排列方式。我们证明了可逆的动态调整的对齐，从而拓扑结构，稳定的非离子两亲性嵌段共聚物普朗尼克F127的CNOLC壳。在α相的深处，指向矢与界面相切，但在接近向列-各向同性转变的温度TNI时，指向矢重新对准法线。我们将此链接到一个微妙的界面张力之间的相互作用，这是几乎独立的导演方向，和配置依赖的弹性形变能量的LC限制在一个壳。该过程主要是由加热引起的有序序参量的减少而触发的，因此在具有高TNI和低TNI的LC之间，重新排列温度分别相差几十度。在正弯曲的壳体外部的重新排列的温度总是低于在负弯曲的内部，从而在加热时产生复杂的拓扑重新配置。补充实验研究与数学建模和计算机模拟，我们确定和调查三种不同的轨迹，区分其配置的拓扑缺陷的初始切向对齐壳。我们的研究结果揭示了一个新的方面的复杂的响应LC弯曲的限制，表明LC本身的顺序可以影响的对齐，从而拓扑结构的系统。它们还揭示了两亲性嵌段共聚物稳定剂的潜力，用于实现LC壳构型的连续可调性，为拓扑动力学的深入研究以及新的应用打开大门，例如，传感和编程软执行器。
2020-06-01 cond-mat.soft physics.comp-ph
Inhomogeneous Relaxation Dynamics and Phase Behaviour of a Liquid Crystal Confined in a Nanoporous Solid
我们报告的填充分数依赖的介电谱测量的松弛动力学的棒状crossogen 7 CB凝聚在13 nm的二氧化硅纳米通道。在薄膜凝聚态，介电谱主要是缓慢的界面弛豫，而从毛细凝聚态到完全填充，通道中心有一个额外的快速弛豫。静态电容的温度依赖性表明了平均的集体分子取向有序性，表明了一个连续的平行线到平行线（P-N）的转变。与不连续的本体行为相反。用Landau-de-Gennes自由能模型描述了圆柱约束下的相变。在毛细管-凝聚态中的10 MPa的大拉伸压力，由在高度弯曲的液体毛细管处的杨-拉普拉斯压力产生，定量地解释了与完全填充的未拉伸的液体状态相比，P-N转变的下移和增加的分子流动性。的缓慢和快速弛豫的强度提供了本地信息的取向顺序：在核心区域的热致行为是批量样的，即它的特点是突然开始的P-N过渡的顺序。相反，界面有序在P-N转变处呈现连续演化。因此，完全填充的液晶-二氧化硅纳米复合材料的相行为可以通过这些不同的双阶贡献的线性叠加来定量描述。
2015-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Morphogenesis of defects and tactoids during isotropic-nematic phase transition in self-assembled lyotropic chromonic liquid crystals
本文研究了溶致变色液晶（LCLC）中液晶（N）和各向同性（I）之间一级相变中的原子核结构和拓扑缺陷。LCLC由各种长度的自组装分子聚集体形成，并显示出宽的两相区域。这些缺陷的出现是两种机制的结果。1)表面各向异性机制，由于在封闭的I-N界面处的指向矢的优先（切向）取向，赋予每个N核（类核）拓扑缺陷，以及2）Kibble机制，当不同取向的N类核彼此合并时形成缺陷。相变的不同情形涉及具有指向矢场的非平凡拓扑的正（N-in-I）和负（I-in-N）类触体以及多个连接的类触体中类触体配置。闭合的I-N界面限制了一个类星体，它有一定数量的尖点;尖点两侧的界面边缘形成一个不同于π的角度。每个尖点的N边包含一个点缺陷-boojum。尖点的数目表示当绕着触面的闭合边界旋转时，指向矢垂直于I-N界面的次数。我们推导出守恒定律，连接的尖点c的数量的拓扑强度m的缺陷在N部分的简单连接和多重连接tactoids。我们演示了如何弹性各向异性的N相的结果在非圆形形状的向错的核心。一个广义的Wulff结构是用来推导的I和N tactoids的形状作为I-N界面张力各向异性的函数在冻结的指向矢场的各种拓扑电荷m。类晶面和拓扑缺陷的复杂形状和结构表明了表面各向异性在液晶相变形态发生中的重要作用。
2013-03-25 astro-ph.CO cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dynamic manipulation of friction in smart textile composites of liquid-crystal elastomers
响应于外部刺激可逆地改变界面摩擦系数的智能表面能够实现广泛的应用，例如握把、密封件、刹车片、包装膜和织物。本文提出了这种智能摩擦系统的新概念：由平纹聚酯织物片和热响应液晶弹性体（LCE）组成的复合薄膜。该复合材料在每个编织网内部部署有弹性体的可缩回的微起伏，使得能够在LCE致动时与相对表面的接触界面发生急剧变化，这例如由温度（T）的变化引起。在环境温度下，LCE的处于双相的突出粘弹性部分与相对的平坦表面接触，导致非常高的摩擦。在升高的T（50 C，各向同性相）下，LCE表面的起伏缩回到织物的厚度内，并且接触限于重叠织物纤维周围的小区域，从而显著降低摩擦。这种效应在加热/冷却循环中是完全可逆的。表面起伏是自发的，即在没有任何光刻或对准技术的情况下制造。本发明的复合材料为具有由刺激响应性LCE实现的可切换摩擦的片材/膜的实际应用开辟了新的途径。
2019-12-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
The electric double layer has a life of its own
使用分子动力学模拟与最近开发的重要性抽样方法，我们表明，模型离子液体为基础的双层电容器的微分电容表现出异常依赖于所施加的电势。这样的行为是定性不相容的标准平均场论的双电层，但与实验中的观察是一致的。异常响应是由于离子液体的界面区域中诱导的结构变化引起的，因为它产生电荷密度以屏蔽电极表面上诱导的电荷。这些结构变化强烈地受到电解质的面外分层的影响，并且是多方面的，包括吸附在电极表面的平面中的离子的突然的局部排序、分子离子的重新取向以及靠近电极表面的电解质的不同层之间的离子的自发交换。局部有序表现出一阶相变的特征，这将表明在宏观极限下的奇异电荷密度转变。
2014-08-18 cond-mat.soft physics.chem-ph
