Theory of the isotropic-nematic transition in dispersions of compressible rods
我们从理论上研究了能够弹性调节相互排斥体积的棒的有序化转变。模型棒由一个坚硬的核心和一个可变形的外壳组成，它模仿了聚合物包裹的棒状fd病毒颗粒的结构，这种病毒颗粒最近一直是实验研究的对象[K.~ Purdy等人，物理修订信函\textbf{94}，057801（2005）]。我们发现，这种软杆流体表现出各向同性的相变的密度高于相应的硬杆系统相同的直径，并在共存的序参量的的双相非单调地依赖于聚合物涂层的弹性性能。对于硬棒和软棒的二元混合物，相图的拓扑结构敏感地依赖于壳的弹性。在裸的和聚合物包被的fd病毒颗粒的混合物中发现的较低的向线临界点，不能被该理论重现。
2006-02-02 cond-mat.soft
Isotropic-nematic interfacial tension of hard and soft rods: application of advanced grand canonical biased sampling techniques
用巨正则蒙特卡罗模拟研究了悬浮体中各向同性相和非晶相的共存问题，并在非晶序参量上引入了偏差。偏置方案使得有可能估计硬棒和软棒系统中的界面张力γ。对于L/D=15的硬棒，我们得到γ ~ 1.4 kB T/L^2，其中L为棒长，D为棒直径，T为温度，kB为玻耳兹曼常量。这一估计与理论预测吻合得很好，并且数量级与实验一致。
2005-06-15 cond-mat.soft
Nematic-Isotropic Spinodal Decomposition Kinetics of Rod-like Viruses
我们研究了杆状病毒（fd病毒）初始分散体的亚稳分解动力学。淬火实验从高剪切速率下的流动稳定的均相双金属状态到零剪切速率下的两相各向同性双金属共存区进行。我们目前的实验证据表明，亚稳分解是由取向扩散，根据最近的理论。
2006-01-06 cond-mat.soft
Self-diffusion of rod-like viruses in the nematic phase
我们测量了胶体杆状病毒{ \it fd}在各向同性相和双相的自扩散。低体积分数的病毒用荧光染料标记并溶解在未标记的棒的背景中。使用荧光显微镜观察单个杆的轨迹，从中提取扩散常数。测量平行于（$D_{\parallel}$）和垂直于（$D_{\perp}$）指向矢的扩散。比值（$D_{\parallel}/D_{\perp}$）随病毒浓度增加而单调增加。当与各向同性相中的扩散（$D_{iso}$）相比时，穿过各向同性-均相边界导致$D_{\parallel}$的增加和$D_{\perp}$的减少。
2005-06-07 cond-mat.soft
Free planar isotropic-nematic interfaces in binary hard-rod fluids
在Onsager理论中，我们研究了硬棒二元混合物中的自由平面各向同性界面。对于充分不同的颗粒形状，这些混合物的体相图显示出三相点，其中各向同性（I）相与不同组成的两个双相（$N_1$和$N_2$）共存。对于所有探索的混合物，我们发现，在接近三相点时，$IN_2$界面显示出由居间的$N_1$膜完全润湿。我们计算了各向同性的界面的表面张力，并发现一个显着的增加分馏，类似于在多分散硬棒流体的效果。
2003-09-17 cond-mat.soft
Nematic phase transitions in mixtures of thin and thick colloidal rods
我们提出了第一个实验测量的各向同性和双相的混合物薄，带电半柔性FD病毒，厚，FD-PEG创建共价接枝聚（乙二醇）的FD，杆的表面。FD-PEG是空间稳定的，其相行为与离子强度无关。FD充电。因此，通过改变fd和fd-PEG的混合物的离子强度，仅裸fd棒的有效直径改变，随后将有效直径比（d=D_fd-PEG/D_fd）从3.7改变至1。在溶液中，FD和FD-PEG的二元混合物显示出各向同性的，双相的和向列相共存的浓度增加。我们测量的二元相图的组成，总浓度和离子强度的函数。我们发现了一个较低的临界点，在向列相-非向列相共存的区域，这是以前没有观察到的。这些实验结果解决了文献中关于向列相分离随浓度变化的争论。实验结果定性描述的重新缩放Onsager型理论的二元棒混合物的相行为。
2004-09-15 cond-mat.soft
Phase diagrams of charged colloidal rods: can a uniaxial charge distribution break chiral symmetry?
我们构建相图内的第二维里近似作为棒浓度，盐浓度和胶体电荷的函数的带电棒状胶体。除了预期的各向同性的，双相过渡，我们还发现参数制度与双相和第二，更高度对齐的双相共存，包括各向同性的双相-双相三相点和向列相-双相临界点，这都可以解释的扭曲效应。我们计算弗兰克弹性常数，看看扭转弹性常数是否可以成为负的，这将表明自发形成一个双相的可能性。虽然扭转效应降低了扭转弹性常数，但我们发现它始终保持正值。此外，我们发现，对于有限的纵横比杆的扭转弹性常数也总是积极的，这样就没有证据的手征对称性打破由于单轴电荷分布。
2016-02-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Polymeric nematics of associating rods: phase behavior, chiral propagation and elasticity
具有吸引性尖端的棒状胶体可以形成线性聚集体，其随后可以经历分级自组装成微流体。受最近有色液晶的建模工作的启发，组成的离散积木，我们制定了可逆的超分子棒的第二维里理论。与有色化合物不同，这些体系能够在高温下形成稳定的非晶相，在不存在聚合的情况下达到单体极限。将尖端电位从吸引性改变为排斥性，因此能够实现从单体到聚合物的微流体的平滑交叉。我们分析了这两个制度的各向同性-双折射相行为，并解决双折射弹性性质。该理论考虑了分子的灵活性和手性的细丝和尊重的内在链长依赖性的顺序。我们还讨论了聚合抑制剂的聚合制度的相行为的影响，并发现抑制剂引起显着缩小的各向同性的双相区域，并产生再入口线虫以及共存相的质量密度反转。最后，我们讨论了棒状聚合物向列相的弹性模量，定性地比较了它们与有色液晶和其他纳米粒子基向列相的弹性各向异性。
2019-10-03 cond-mat.soft
Isotropic-nematic phase equilibria of polydisperse hard rods: The effect of fat tails in the length distribution
我们研究了长度多分散性硬棒的相行为，在一个简化版本的Onsager模型内处理。我们给出了一个详细的描述系统的不寻常的相位行为时，杆长分布有一个“脂肪”（如对数正态）的尾巴到一些有限的截止。系统中相对大量的长杆强烈地影响相行为：各向同性云曲线，它定义了随着密度的增加，第一次出现一个无定形相的地方，表现出一个扭结;在这一点上，共存的无定形阴影相的性质不连续地变化。尽管长度分布是单峰的，但在云曲线的扭结附近存在一个狭窄的三相各向同性-双相共存区。在大截止极限下，给出了各向同性云曲线和各向同性阴影曲线的理论推导。这两条曲线在极限处相互折叠。共存的各向同性相和均质相基本上是相同的，唯一的区别是均质相包含更多的最长的棒;较长的棒也是唯一显示出任何显着均质有序的棒。有限但大的截止的数值结果支持的理论预测的渐近标度的所有量的截止长度。
2002-10-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The isotropic-nematic transition for hard rods on a three--dimensional (3D) cubic lattice
利用巨正则蒙特卡罗（GCMC）模拟方法，研究了三维立方晶格上尺寸为Lx 1x 1的硬棒的各向同性-非均匀相变.当L >= 6时，我们观察到这样的跃迁。当L = 6时，基态具有负的序参量，反映了两个主导取向的共存.当L >= 7时，基态具有正的序参量，对应于一个取向的优势。我们调查杆长度L = 25，并找到一个非常弱的一阶各向同性的过渡的证据，而我们不能完全排除二阶过渡。尽管使用了包含几个10^5粒子的大型系统，但在跃迁处还是不可能检测到密度跳跃。从GCMC模拟的概率密度分布P（Q）附近的过渡是非常广泛的，指向强烈的波动。我们的研究结果补充了早期的结果分层（pneumematic）过渡的等效系统在2D中，这大概是伊辛型，是目前L >= 7。我们比较我们的结果，晶格基本测度理论（FMT），发现FMT强烈高估的顺序，从而预测一个强大的第一阶过渡。然而，棒包装分数的共存状态，FMT和GCMC之间相当不错的同意。
2017-06-28 cond-mat.soft
Emergent Ferroelectric Nematic and Heliconical Ferroelectric Nematic States in an Achiral "Straight" Polar Rod Mesogen
本研究首次报道了无手性直链极性棒状介晶nBOE，发现其具有宽温域铁电向列相及奇特相序，并实现超低电场下的全光谱反射颜色调制。
2024-06-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Nematic and gas-liquid transitions for sticky rods on square and cubic lattices
使用巨正则蒙特卡罗模拟，我们调查的相图的硬杆长度$L$与额外的接触（粘性）吸引的正方形和立方晶格。相图显示了气-液相变和有序化相变之间的竞争（对于$L \ge 7$，在正方晶格上是分层型的，对于$L \ge 5$，在立方晶格上是分层型的）。在正方形晶格上，增加吸引力最初导致各向同性相的稳定。在立方晶格上，随着吸引力的增加，相变仍然是弱的一级。在气液相变附近，相变的共存间隙迅速加宽。这些特征不同于连续统中的非线性跃迁。
2019-07-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Kinetic pathways of the Nematic-Isotropic phase transition as studied by confocal microscopy on rod-like viruses
我们研究了杆状病毒（fd）和聚合物（葡聚糖）的混合物的相分离动力学，该混合物有效地构成了一个吸引杆系统。该分散体从流动诱导的完全无规状态淬灭到无规和各向同性相共存的区域中。我们的实验证据表明，动力学途径取决于整体浓度。当淬灭在高浓度下进行时，系统是亚稳态的，并且我们观察到典型的成核和生长。对于低浓度的猝灭，体系是不稳定的，并且体系经历失稳分解。在中等浓度下，我们看到两个分层过程之间的过渡，在那里我们定位的spinodal点。
2005-10-07 cond-mat.soft
Biaxial nematic phase stability and demixing behaviour in monolayers of rod-plate mixtures
我们从理论上研究的硬棒-板混合物的单分子膜的相行为，使用基本测量密度泛函的限制取向（Zwanzig）近似。我们认为这两个物种是受一个有吸引力的潜力成正比的颗粒接触面积的表面上，并与吸附强度，取决于物种类型。颗粒具有板状形状，使用对称标准选择尺寸：相同体积和相同纵横比$κ$。计算了$κ=10$、20和40以及不同吸附强度值的相图。对于小的吸附强度的混合物表现出二阶单轴向列-双轴向列的过渡杆$0\leq x\lesssim 0.9$的摩尔分数。在单轴取向相，棒和板的粒子轴分别垂直和平行于单层排列。在过渡区，板块轴的取向对称性被打破，它们的取向平行于表面上的指向矢。对于大的和相等的吸附强度的混合物在低压下分层成单轴的双相，丰富的板，和双轴的双相，丰富的杆。这种分层位于两个三临界点之间。此外，在较高的压力和在板丰富的相图的一部分，该系统表现出强烈的一阶单轴向列-双轴向列相变与一个大的密度共存间隙。当棒吸附相当大而板吸附很小时，向双轴晶相的转变总是二级的。在非常高的压力下，混合物可以有效地被识别为正方形和矩形的二维混合物，其再次在某个临界点以上分层。我们还研究了均匀相的相对稳定性与密度调制的近晶，柱状和结晶对称性。
2016-07-22 cond-mat.soft
Isotropic-nematic transition of self-propelled rods in three dimensions
利用过阻尼布朗动力学模拟方法研究了三维空间中自推进杆的各向同性相变。对于两个著名的模型系统（Gay-Berne势和硬spherocylinders），我们发现，打开活动移动到更高的密度的相边界分离的各向同性相（非极性）非极性相。这种活跃的IN相边界是不同的各向同性和极性团簇状态之间的边界先前报道的二维模拟研究，不像后者，是不敏感的系统大小。因此，我们确定了一个通用的功能，在三维各向异性的活性粒子。
2018-06-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Paranematic-to-nematic ordering of a binary mixture of rod-like liquid crystals confined in cylindrical nanochannels
我们探讨了吸收到平行排列的纳米通道的介孔氧化铝和二氧化硅膜的通道半径为$3.4~\le~R~\le 21.0$ nm的双折射率的双折射的二元混合物6CB $_{1-x}$ 7 CB $_x$（$0~\le~x~\le~1$）。将计算结果与体相行为进行了比较，并采用Landau-de-Gennes模型进行了分析。取决于通道半径的圆柱形纳米通道中的有序演化不连续（亚临界状态，有序场$σ<1/2$）或连续（超临界状态，$σ>1/2$），但在这两种情况下具有特征的paranematic前体行为。的有序场的强度，施加的通道壁，和淬灭的无序的大小与摩尔分数$x$线性变化，并与$R$通道半径大于4 nm成反比。临界孔半径，$R_c$，从一个不连续的paranematic-到-xylene的演变分开，与$x$线性变化，不同的二氧化硅和氧化铝膜之间可以忽略不计。我们没有发现一个物种在通道壁的首选吸附的暗示。相比之下，线性变化的向列向paranematic过渡点$T_{\rm PN}$和的有序场$σ$与$x$表明，氰基联苯6 CB和7 CB的二元混合物保持其均匀的体积化学计量也在纳米约束，至少对于大于$\sim$ 7 nm的通道直径。
2014-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Flow behavior of colloidal rod-like viruses in the nematic phase
研究了棒状{ \it fd}病毒胶体悬浮液在稳态和瞬态剪切流作用下的行为。这些杆的单分散性与相对较小的纹理贡献的整体应力相结合，使这是一个合适的模型系统，以调查非平衡相图上的流动的影响。瞬态流变实验被用来确定临界剪切速率时，导演翻滚，摇摆和流动对齐发生。本模型系统使我们能够研究棒浓度对这些转变的影响。结果与Doi-Edwards-Hess模型定量一致。此外，我们观察到，有一个强有力的连接之间的动态转换和结构的形成，这是没有纳入理论。
2005-06-07 cond-mat.soft
Isotropic-nematic transition in hard-rod fluids: relation between continuous and restricted-orientation models
我们探索模型的硬杆流体有限数量的允许的取向，并构建其本体相图Onsager的第二维里理论。对于一个单组分流体，我们表明，离散化的取向导致存在一个人工（几乎）完美对齐的双相，共存的（物理）双相，如果取向的数量是足够大的，或与各向同性相，如果取向的数量是小的。它的外观与在其典型的开度角范围内对双折射取向分布进行采样的准确性相关。对于二元混合物，这种人工相也存在，并且需要大量的取向来将其移动到如此高的密度，以至于它不干扰相图的物理部分。
2003-11-21 cond-mat.soft
Isotropic-nematic phase behavior of length polydisperse hard rods
本文计算了任意长度分布的多分散硬棒的各向同性相行为。在一个数值处理的多分散Onsager模型使用高斯试验函数Angles，我们确定发病的各向同性-双相分离，来自稀释的各向同性相和致密的双相。我们重点关注其长度可以用舒尔茨分布或具有适当的下限和上限截止长度的“厚尾”对数正态分布来描述的母系统。在这两种情况下，对于大于约50%的母体多分散性，观察到非常强的分馏效应。在这些制度中，各向同性和无向同性阶段完全由系统中的最短和最长杆分别支配。此外，对于对数正态分布的情况下，我们预测三相各向同性的双-双平衡发生在一定的阈值多分散性。通过调查一组特定的截止长度的共存区域的共存相的属性，我们明确表明，稳定的三相平衡的区域不延伸到非常大的母多分散性，但关闭在一个位于不远处的多分散性阈值以上的共溶点。实验相关的现象进行了讨论。
2003-04-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Detection of chiral domains and linear electro-optical response in planar-aligned cells of an achiral rod-like ferro-electric nematic liquid crystal
相反的手性的手性域中观察到令人惊讶的非手性棒状液晶介晶，示出铁电性介晶相和反铁电近晶相的介晶相。通过在平面排列的单元上施加弱电场，能够观察到相反手性的手性域。然而，一旦相反手性的域被创建，即使场被移除，这些域也会永久保留。这种现象是由于棒状分子的非手性介晶对称性破缺引起的。在Nx相中也类似地观察到这些结构域。然而，对于接近NF或NF中的温度，域的尺寸在低于可见光的波长下显著减小。在NF相中存在具有平行于表面的偶极矩的单个畴或反平行的畴，这在本实验中不可能确定。
2022-03-06 cond-mat.soft
Synthesis of achiral rod-shaped triazolic molecules and investigation of their striped texture and propeller-patterned nematic droplets
本文合成含联苯核与三唑基的新型非手性棒状介晶分子，发现其在向列相—近晶C相转变附近出现条纹和螺旋桨液滴织构，并指出该现象提示自发对称性破缺。
2023-10-11 cond-mat.soft physics.chem-ph
Hard rods in a cylindrical pore: the nematic-to-smectic phase transition
本文用Onsager的第二维里理论研究了圆柱约束对平行硬棒系统相行为的影响。硬杆表示为直径为$D$且长度为$L$的硬圆柱体，而圆柱形孔为直径为$W$的无限大。壁和杆之间的相互作用是硬排斥的，并且假定分子平行于孔的表面（平面锚定）。在非常窄的孔隙（$D<W<2 D$）中，结构是均匀的，系统表现为一维Tonks气体。对于较宽的孔，由于壁-颗粒相互作用导致平均排除体积降低，因此出现不均匀的流体结构。大块向列-近晶A相变被不均匀的向列相和近晶A相之间的转变所取代。近晶相相对于介晶相是不稳定的，以减小孔宽度;这种效应对于$W<10 D$变得显著。对于$W>100 D$，由于壁的短程效应（$\sim 3-4D$），体相和受限流体的结果一致。
2013-08-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Phases and correlations in active nematic granular systems
本研究通过数值模拟探究垂直振动平板间对称棒状活性颗粒系统的相行为，验证了各向同性-向列相相变及长程有序性，发现破坏平移对称的周期有序相，揭示平移扩散系数随浓度升高的规律。
2024-08-18 cond-mat.soft
Nonequilibrium steady states in a vibrated-rod monolayer: tetratic, nematic and smectic correlations
本文实验研究了水平单层宏观棒的非平衡相行为。杆的二维运动由垂直方向的振动驱动。除了通常在分子液晶系统中探索的填充分数和纵横比的控制变量之外，由于颗粒的宏观尺寸，我们还能够研究颗粒的精确形状对该驱动系统的稳态的影响。我们发现，形状起着重要的作用，在确定的性质的取向有序在高包装分数。圆柱形颗粒在一定的纵横比范围内显示出基本上的四次相关性，其中Bates等人（JCP 112，10034（2000））先前已经显示出球形圆柱体经历各向同性相和双相之间的转变。在端部较薄的颗粒（滚动销或球）在相同的纵横比范围内显示出无序排序，在大纵横比下具有良好的无序相，在小纵横比下具有大规模涡旋运动的缺陷缠身的无序状态。最后，长粒的印度香米，其几何形状介于上述两种形状之间，显示出具有近晶有序的强烈迹象的相。
2005-10-12 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
How glassy are orientational dynamics of rodlike molecules near the isotropic-nematic transition?
为了定量描述最近观察到的液晶各向同性相和非晶相的慢动力学，我们在计算机模拟的一系列热致液晶模型系统中研究了棒状分子在各向同性-非晶转变过程中的单粒子取向动力学。玻璃态动力学的几个显着特点是显示，包括非指数松弛，动力学的异质性，和非阿氏温度依赖的取向弛豫时间。为了获得一个定量测量的玻璃态动力学与estbalished方法在过冷液体，我们构建了一个弛豫时间与缩放的逆温度图，并证明，人们确实可以定义一个“脆性指数”的热致液晶，这取决于密度和纵横比。脆性参数的值令人惊讶地在对于玻璃形成液体观察到的范围内。一个合理的能源景观功能和观察到的脆弱性之间的相关性进行了讨论。
2007-03-06 cond-mat.soft
A Landau-de Gennes theory for hard colloidal rods: defects and tactoids
通过对与化学势相关的巨势进行序参量展开，构造了硬胶体棒的唯象Landau-de Gennes理论.通过将这些系数与Onsager理论的已知结果拟合，我们不仅能够描述各向同性-均质相变随密度的变化，包括众所周知的密度跳跃，而且还能描述各向同性-均质平面界面。由此产生的理论应用于计算的各向同性核心大小在径向刺猬缺陷，密度依赖性的线性缺陷的硬棒在正方形的限制，和形成的一个droplet在各向同性的背景。
2016-05-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Comparative analysis of anisotropic material properties of uniaxial nematics formed by flexible dimers and rod-like monomers
我们报告温度依赖性的材料性能，如介电各向异性，双折射，splay（K11），扭曲（K22），和弯曲（K33）的弹性常数的单轴面（N）相形成的柔性二聚体的DTC 5C 9和比较他们的行为，相应的单体MCT 5。DTC 5C 9在低于N相的温度下形成扭曲弯曲晶体（Ntb）。MCT 5的各向异性性质是典型的棒状介晶。特别地，双折射随着温度降低而增加，遵循Haller描述的经典行为。弹性常数也遵循标准行为，它们的比值实际上与温度无关。相比之下，DTC 5C 9显示出与标准情况的显著偏离。BiNbO 3随温度非单调变化，在接近N-Ntb相变时减小。在N-Ntb跃迁附近强烈地降低到0.4pN，尽管仍然是有限的。DTC 5C 9的弹性常数的比率显示出强烈的温度依赖性，可以与弯曲引起的取向分布函数的变化。所测量的弹性性能是一致的二聚体分子的倾向，采取弯曲的配置，产生的Ntb相。
2016-09-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Enhancement by polydispersity of the biaxial nematic phase in a mixture of hard rods and plates
单轴棒状和板状硬平行六面体的多分散混合物的相图确定的纵横比$κ=5$和15。所有颗粒具有相等的体积，并且以高度对称的方式引入多分散性。已知相应的二元混合物对于$κ=15$具有双轴相，但是对于$κ=5$对于分层成两个单轴向列相是不稳定的。我们发现，无论多分散性的量如何，$κ=15$的相图在性质上与二元混合物的相图相似，而对于$κ=5$，足够量的多分散性使双轴相稳定。这提供了一些线索的实验设计，在这个长期的搜索双轴相位可以观察到。
2002-06-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Compositional and orientational ordering in rod-coil diblock copolymer melts
本文研究了单分散棒-盘嵌段共聚物熔体的相行为。我们推导出一个朗道自由能泛函的组成和一个有序序参量。棒块之间排除的体积相互作用由有吸引力的Maier-Saupe相互作用建模。棒和线圈块之间的不相容性是由通常的Flory-Huggins相互作用建模。对于一个大的体积分数的棒，从各向同性的过渡到近晶C观察到降低温度时，而对于小的棒体积分数，球形，六边形，和层状结构占上风。在近晶C相中，杆相对于片层法线的取向角从接近于近晶/近晶-C相边界的35度至40度迅速增加至45度至55度之间的值。
2002-04-02 cond-mat.soft
Spontaneous Patterning of Confined Granular Rods
垂直振动的棒状颗粒材料局限于准2D容器自组织成不同的模式。我们发现，与理论和模拟一致，密度相关的各向同性的相变。沿着壁，棒在空间上相互作用以形成润湿层。对于高杆密度，复杂的图案出现作为散装和边界对齐之间的竞争的结果。连续弹性能量占的扭曲变形和局部壁锚固再现实验看到的结构。
2005-08-10 cond-mat.soft
Simplified Onsager theory for isotropic-nematic phase equilibria of length polydisperse hard rods
多分散性被认为对棒状颗粒悬浮液中液晶相的形成具有重要影响。为了理解这样的效果，我们分析了长度多分散性薄硬棒的相行为。我们的治疗是基于一个简化的Onsager理论，通过截断排除体积的角度依赖性的级数展开。我们描述的模型，并给出完整的相平衡方程，然后用矩自由能方法，减少了一个问题，从一个无限数量的保守密度的一个有限数量的有效密度的时刻，全密度分布数值求解。该方法准确地产生的发病率的顺序。除此之外，结果是近似的，但我们表明，他们可以通过添加自适应选择额外的时刻，同时仍然避免了直接解决方案的完整的相平衡条件的数值复杂性基本上任意精确。我们详细研究了具有三种不同长度分布的系统的相行为：（单峰）Schulz分布，双分散分布和双峰混合物的两个Schulz分布，这两种情况之间的插值。一个三相各向同性，双分散的长度分布，如果长和短杆长度的比例是足够大的，但不是为单峰的长度分布的双相各向同性共存区域。我们系统地探讨了拓扑结构的相图作为一个功能的长度分布的宽度和杆的长度比在双分散和双峰的情况下。
2002-08-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Isotropic-nematic phase equilibria in the Onsager theory of hard rods with length polydispersity
我们分析了连续传播的粒子长度的棒状粒子的相行为的影响，使用昂萨格硬棒理论。我们的目的是确定是否“不寻常”的影响，如各向同性-双-双（I-N-N）相分离，甚至可以发生的长度分布与一个单一的峰值。我们专注于I-N共存的开始。对于一个对数正态分布，我们发现，一个有限的上截止杆长度是需要使这个问题的适定性。云曲线，它跟踪的密度在开始的I-N共存的长度分布的宽度的函数，表现出扭结;这表明，相图必须包含一个三相I-N-N区域。理论分析表明，在大截止的限制，浊点密度实际上收敛到零，使相分离的结果在任何非零的密度，这一结论适用于所有的长度分布与胖比指数的尾巴。最后，我们考虑舒尔茨分布的情况下，其指数尾部。令人惊讶的是，即使在这里，长棒（因此截止）也可以支配相位行为，并且再次导致云曲线中的扭结和I-N-N共存。理论建立，有一个非零的阈值以上的长度分布的宽度，这些长杆效应发生，并表明云和阴影曲线接近非零限制大的截止，都在良好的协议与数值计算结果。
2002-11-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
From rods to helices: evidence of a screw-like nematic phase
一个特殊的手性双相的证据提供了使用数值模拟和昂萨格理论的硬螺旋粒子系统。当螺旋排列良好时，该相出现在螺旋相的高密度端，并且其特征在于螺旋的C $_2$对称轴围绕螺旋指向矢螺旋，周期性等于颗粒间距。平移和旋转自由度之间的这种耦合允许更有效的包装，因此增加了平移熵。通过引入合适的序参量和关联函数来识别螺旋相，研究了螺旋相的主要特征随螺旋粒子半径和螺距的变化规律。我们的研究强调了在胶体螺旋鞭毛中观察到的类似有序的物理机制[E. Barry等，\textit{Phys. Rev. Lett.} \textbf{96}，018305（2006）]，并提出了是否可以在足够高密度的其他螺旋颗粒系统（如DNA）中观察到的问题。
2014-03-04 cond-mat.soft
Hysteresis, reentrance, and glassy dynamics in systems of self-propelled rods
非平衡态活性物质是由具有短程排斥相互作用的自驱动粒子组成的一个非常有用的小系统，它具有集体运动和非平衡态有序-无序转变的特点，是研究活性物质的一个很好的方法。我们研究了大长径比自推进杆在很宽范围内的填充分数和驱动，以确定非平衡状态图和动态特性。植绒和向列线状态占据了大部分的参数空间。在植绒状态的平均内部压力高，结构和机械松弛时间长，这表明，杆在羊群中的平移玻璃态，尽管整体羊群运动。相比之下，向列线状态显示出类似流体的行为。植绒状态占据的状态图的区域在低和高包装分数分离向列型laning在低驱动和一个历史相关的区域在较高的驱动;向列型laning状态过渡到植绒状态的压缩和膨胀。我们建议，Laning-flocking转变是一种玻璃化转变，与其他玻璃形成系统相比，可以显示流化密度的增加。流体内部动力学和向线状态的弹道输运可能促进杆状微生物的集体动力学。
2015-09-25 cond-mat.soft
Smectic ordering in athermal systems of rod-like triblock copolymers
用第二维里密度泛函理论研究了平行刚性三嵌段共聚物体系的相行为。三嵌段颗粒由两个相同的无限薄的有限长度的硬杆的相对两端的一个中心硬柱与非零的长度和直径。稳定性分析和自由能计算表明，平行粒子体系不仅可以形成均匀的近晶A相和近晶C相，而且还可以形成均匀的近晶C相。倾斜结构的稳定性和结构仅由中心圆柱段的直径和长度控制。有趣的是，直径的影响，只有层倾斜和周期性，但不是堆积分数的近晶-C的过渡。对于所有的圆柱体长度的值，通常的近晶-A和近晶-C过渡相互竞争，没有观察到向列相柱过渡。在低和高的圆柱体长度的近晶-A相是稳定的第一，而近晶C是最稳定的中间长度值。
2007-10-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
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
The isotropic-nematic interface in suspensions of hard rods: Mean-field properties and capillary waves
本文研究了硬球柱系统中各向同性-非均匀界面。首先，我们比较了蒙特卡罗模拟和Onsager密度泛函理论的取向序参量和密度的界面配置文件的结果。那些不受毛细波影响的界面性质是在良好的协议，尽管事实上，Onsager理论高估了共存密度。然后，我们显示的界面的毛细波的Monte Carlo研究的结果。与最近的理论研究（Eur.Phys.J. E { \bf 18} 407（2005））一致，我们发现了强各向异性的毛细管波谱。对于在我们的模拟中访问的波数，频谱是二次的，即弹性不起作用。我们推测，这种效应是由于强烈的弯曲刚性的指向矢场悬浮球柱。
2006-05-02 cond-mat.soft
Theory of inhomogeneous rod-like Coulomb fluids
对于由各向异性和各向同性移动电荷的混合物组成的系统，导出了经典配分函数的场论表示，这些移动电荷通过长程库仑和短程库仑相互作用与{ \sl}相互作用.场论，然后解决鞍点近似水平，导致耦合系统的Poisson-Boltzmann和Maier-Saupe方程。显式的解决方案，最终获得了一个棒状的反离子只有系统附近的一个带电的平面壁，推广标准的Gouy-Chapman结果。在具有（Donnan）电势差的润湿层的框架内解释了介电序参量分布、介电密度分布和静电势分布。
2021-01-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Phase diagrams for sticky rods in bulk and in a monolayer from a lattice free-energy functional for anisotropic particles with depletion attractions
本文在Asakura-Oosawa模型的基础上，导出了具有硬核排斥和有效吸引的各向异性粒子晶格模型的基本测度型密度泛函。通过各种尺寸和形状的聚合物晶格颗粒，可以在胶体之间产生不同强度和范围的有效吸引。的功能被施加到确定的相图的粘性棒的长度$L$在两个维度，在三个维度和在一个中性基板上的单层系统。在所有情况下，有序化和气-液转变之间存在竞争。在二维中，这会产生一个三临界点，而在三维中，各向同性-相变平滑地过渡到气-液相变。最丰富的相行为被发现的单层系统。对于$L = 2$，发现了两个稳定的临界点，分别对应于标准的气-液相变和非标准的液-液相变。对于$L = 3$，气-液转变变为亚稳态。
2017-09-15 cond-mat.soft physics.chem-ph
Concentration Dependen Sedimentation of Collidal Rods
在本文的第一部分中，近似理论发展的首阶浓度依赖的棒状胶体/聚合物/大分子的沉降系数。对于棒的体积分数$ϕ$的一阶，沉降系数写作$1+αϕ$。对于大纵横比L/D（L是杆长，D是厚度），发现$α$非常像$\propto (\frac{L}{D})^2/\log (\frac{L}{D})$。这一理论预测与实验结果进行了比较。在第二部分中，对{ \it fd}-病毒的实验进行了描述，包括在各向同性相和双相。一阶浓度的结果，这个非常长和薄（半柔性）杆与上述理论预测一致。沉积剖面的沉积相显示两个沉积锋。这一结果表明，在沉积过程中，α相相对于各向同性相变得不稳定。
2000-03-27 cond-mat.soft
Complex Smectic Phases in Polymer Grafted Shape-Uniform Cellulose Nano-Crystals
通过分子动力学模拟研究短链接枝对纤维素纳米晶体液晶有序性的影响，发现不同接枝密度可调控向列相及多种近晶相的出现与消失，揭示了现有模型未涵盖的新液晶相行为。
2024-07-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Rotational and translational diffusion of anisotropic gold nanoparticles in liquid crystals controlled by varying surface anchoring
我们研究了分散在液晶流体中的各向异性金纳米粒子的平移和旋转扩散。实验数据揭示了平移扩散的各向异性强相对于均匀的远场导演，这是依赖于胶体的形状和表面功能化，以及对它们的基态排列。例如，平行于远场指向矢排列的细长NP沿着指向矢更快速地扩散，而垂直于指向矢取向的NP的扩散在垂直于它的方向上更快，同时它们也经历弹性约束的旋转扩散。要了解这些丰富的扩散特性的各向异性纳米胶体在单轴各向异性的流体介质中的物理起源，我们比较它们的各向同性流体中的扩散的长椭圆形和扁椭圆形的颗粒，以及扩散的形状各向同性的颗粒在流体中。我们还表明，与光敏偶氮苯基团的纳米粒子的表面功能化允许在原位控制其扩散性，通过反-顺异构化，改变表面锚定。
2016-12-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Osmotic compression of droplets of hard rods: A computer simulation study
通过计算机模拟，我们研究了硬，棒状颗粒的液滴如何优化其形状和内部结构的影响下的渗透压缩所造成的球形颗粒，作为消耗剂的存在。在足够高的渗透压下，组成液滴的杆自发地排列，使它们变成单轴向的双折射液晶液滴。以这种方式形成的微滴或“类晶”不是球形的，而是细长的，这是由各向异性表面张力和指向矢场的弹性形变之间的竞争造成的。在最近的理论预测，我们发现，足够小的tactoids有一个统一的导演场，而大的特点是由双极导演场。从液滴的形状和指向矢场变换，我们能够估计表面锚定强度和硬棒晶体的弹性常数的平均值。
2009-02-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Elastic moduli of a smectic membrane: a rod-level scaling analysis
手性棒状胶体暴露于强烈的耗尽吸引力可以自组装成手性膜，其扭曲的指向矢场不同于3D散装手性分子。我们制定了一个简单的微观变分理论，以确定组装成一个二维近晶膜杆的弹性模量。该方法是基于一个简单的Onsager-Straley理论的非均匀的导演场，我们适用于描述杆扭曲膜内。一个微观的方法，使个人弗兰克弹性模量（张开，扭曲和弯曲），以及扭曲渗透深度的近晶膜的杆密度和形状的详细估计。我们发现，弹性模量是明显不同的，从一个散装的流体，与splay弹性大得多，曲率弹性小得多，比杆组装在一个三维的流体。我们认为，使用简单的一个常数近似，其中所有的模量被假定为是相同的幅度是不合适的近晶膜的结构-性能关系的建模。
2018-01-08 cond-mat.soft
Phase behavior of liquid-crystal monolayers of rod-like and plate-like particles
利用基本测度密度泛函理论研究了液晶单分子膜的取向和位置有序性质。形成单层的颗粒被建模为尺寸为$σ$且长度为$L$的正方形截面的硬平行六面体。质量的颗粒中心被限制在一个平面和三个可能的和相互垂直的方向（面内和沿层法线）的单轴轴是允许的。我们发现，单层的结构强烈依赖于颗粒的形状和密度。在棒状形状的情况下，颗粒沿着层法线对齐，以实现每个颗粒的最低可能占用面积。即使在非常低的密度下，该相也是单轴相。相比之下，对于板状颗粒，最低的占据面积可以通过单层中的随机面内有序来实现，即即使在消失的密度下也发生平面内有序。结果表明，在较高的密度下，无序的面内有序是不利的，并且系统经历面内有序转变，形成双轴取向相或结晶。对于某些值的纵横比，单轴-双轴向相变观察到的棒状和板状的形状。对于板状颗粒，双轴取向相的稳定区域随着长径比的减小而增大，而对于棒状颗粒，当长径比大于21.34时，随着密度的增加呈现出单轴-双轴-单轴取向有序化的现象。除此之外，填充分数反转观察到随着表面压力的增加，由于沿层法线对齐。在非常高的密度下，对于这两种形状，α相不稳定为非均匀相（柱状相、近晶相或结晶相）。
2014-03-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Polydomain growth at isotropic-nematic transitions in liquid crystalline polymers
通过对含时的Ginzburg-Landau方程的积分，研究了液晶聚合物中各向同性-非对称相变的动力学。在棒状聚合物的浓溶液中，聚合物的旋转扩散常数Dr受到周围聚合物的几何约束的严重抑制，使得棒状分子仅沿其棒状方向扩散。在相变的早期阶段，具有几乎平行取向的棒状聚合物组装形成一个平行的多畴。这种具有特征长度l的多域模式随着时间的推移在三维（3D）中以l~1/4的比例律随着自相似性而增长。在后期，旋转扩散变得显著，导致增长指数从1/4到1/2的交叉。通过求解二维含时的Ginzburg-Landau方程，我们还研究了一对向错在受限系统中的时间演化。如果向错之间的初始距离小于某个临界长度，它们会相互接近并湮灭;然而，在较大的初始间距下，它们会稳定下来。
2011-05-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Elongation and fluctuations of semi-flexible polymers in a nematic solvent
我们直接观察了溶解在杆状{ \it fd}病毒的双相中的单聚合物，其持久长度范围为$\ell_p=0.05$至16 $μ$ m。具有足够大的余辉长度的聚合物在背景溶剂的各向同性-相变处经历线圈-棒转变。我们定量分析了半柔性聚合物的横向波动，并表明在长波长下，它们是由波动的背景光驱动的。我们提取的Odijk偏转长度和弹性常数的背景下，从数据的相位。
2004-01-12 cond-mat.soft
Interplay between a hydrodynamic instability and a phase transition: the Faraday instability in dispersions of rodlike colloids
通过测量临界加速度和表面波振幅，报道了法拉第不稳定性对棒状胶体颗粒悬浮液的强烈影响。我们表明，参数激发表面波的过渡显示不连续和滞后的功能。这种亚临界行为归因于我们的胶体悬浮液的剪切稀化特性，这要归功于基于大振幅振荡剪切下的流变学数据的唯象模型。双折射率测量提供了直接证据，法拉第波诱导的棒状胶体的局部双折射有序。虽然本地对齐简单地遵循的表面振荡稀释，各向同性悬浮液，永久性的dielectric补丁产生的表面波样品接近各向同性到dielectric过渡和以上的过渡大域对齐的流动方向。流体微观结构和流体动力学不稳定性之间的这种强耦合通过基于棒状病毒在剪切流中的微观结构响应的数值计算来证实。
2011-06-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Surface and smectic layering transitions in binary mixtures of parallel hard rods
研究了胶体硬棒与固体基底（硬壁）接触的二元混合物的表面相行为，特别强调了包括近晶A相的相图区域。胶体棒被建模为相同直径和不同长度的硬圆柱体，近似完美对齐。一个基本的测量密度泛函被用来获得平衡密度分布和热力学性质，如表面张力和吸附系数。体相图表现出向列-近晶相和近晶-近晶相分层，近晶相具有不同的组成;在某些情况下，它们是微分馏的。计算出的表面相图的壁面的界面显示出非常丰富的相行为，包括分层过渡和在高压下完全润湿，从而无限厚的近晶膜生长在壁上通过一个无限序列的逐步一阶分层过渡。对于较低的压力完全润湿也获得，但在这里的近晶膜生长在一个连续的方式。最后，在非常低的压力下，壁-面界面表现出临界吸附的近晶相，由于体向列相-近晶相转变的二阶字符。
2010-02-02 cond-mat.soft
Phase Separation of Rigid-Rod Suspensions in Shear Flow
我们分析了刚性棒状颗粒的悬浮液在剪切流中的行为，使用修改后的版本的Doi模型，并构造图相共存的条件下，恒定施加的应力和恒定施加的应变速率，paranematic，流动对齐的双稳态，和日志滚动双稳态。我们计算了有效的本构关系，将通过相分离到剪切带的制度来衡量。我们通过研究界面稳定态的稳定性来计算相共存，并找到了广泛的可能的“相”行为。
1999-07-16 cond-mat.soft
Boltzmann-Ginzburg-Landau theory for autochemotaxis of active rod-like particles
本文通过玻尔兹曼-金兹堡-朗道理论，研究活性杆状粒子中趋化与取向相互作用的耦合，发现平移趋化促进失稳而旋转趋化抑制失稳，揭示二者对集体动力学的相反作用。
2025-06-23 cond-mat.soft
Isotropic-nematic phase transition in suspensions of filamentous virus and the neutral polymer Dextran
我们提出了一个实验研究的各向同性的相变在带电的半柔性杆（fd病毒）和中性聚合物（葡聚糖）的水溶液混合物。完整的相图是根据离子强度和聚合物分子量测量的。在高离子强度下，聚合物的加入拓宽了各向同性相和非各向同性相的共存区域，聚合物优先分配到各向同性相中，而在低离子强度下，聚合物的加入对相变没有影响。双折射测量确定的双折射序参量，并发现是独立的聚合物浓度（或等效的吸引力的强度）。实验结果与现有的理论预测的各向同性的吸引相互作用杆中的相变进行了比较。
2004-02-12 cond-mat.soft
