Dynamics of a colloidal glass during stress-mediated structural arrest
我们采用平行叠加流变学研究了平均场应力存在下的老化胶体玻璃的动力学。在一个范围内的中间应力，损耗模量超过储能模量在短时间内，但开发一个最大的伴随着两者之间的交叉系统的年龄。这是伴随着一个狭窄的损失峰值增加应力。我们表明，这一特点是在这些材料中的结构逮捕的特点，这是可观察到的合理的时间尺度上的激活影响的应力。制动时间与逆应力呈指数关系。这些结果提供了实验验证的作用，应力作为一个有效的温度在软玻璃系统已在最近的理论框架。
2010-03-08 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
Tunable long range forces mediated by self-propelled colloidal hard spheres
利用布朗动力学模拟方法，系统地研究了二维自推进（主动）胶体硬球悬浮液中两平行硬壁之间的有效相互作用，发现通过改变活性粒子的密度，可以将两硬壁之间的有效作用力从长程排斥力调节为长程吸引力.在相对高的密度下，活性硬球可以形成动态晶体桥，其在壁之间引起强振荡的长程动态润湿排斥。随着密度的降低，动力桥逐渐断裂，出现了一种有趣的长程动力耗尽吸引力。通过改变限制的高度，类似的效果发生在自推进的胶体硬球的准2D悬浮液中。我们的研究结果为利用活性物质操纵微观物体的运动和组装开辟了新的可能性。
2014-12-11 cond-mat.soft
Rheology and Dynamic Arrest in Colloidal Depletion Gels Mediated by Surface Brush Density
University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）；Northeastern University（东北大学）
本研究以表面刷密度为控制参数调控胶体耗竭凝胶流变学，发现低刷密度可加速凝胶化、提升力学性能并改变网络结构与动力学，为相关流变调控提供实验可行的参数。
2026-08-19 cond-mat.soft
Nonequilibrium self-organization of colloidal particles on substrates: adsorption, relaxation, and annealing
胶体颗粒被认为是生产具有增强物理性能的材料的理想构建块。用于合成这些颗粒的最先进技术提供了对相互作用的形状、大小和方向性的控制。尽管取得了这些进展，但在各个组成部分的综合与对其自发组织的管理之间仍然存在巨大差距。主要的挑战是对自组织动力学的控制。在其朝向化学稳定结构的动力学路线中，胶体颗粒自组织成比单个颗粒大得多的中间（介观）结构，并成为动力学的相关单元。为了跟踪动力学并识别动力学捕获结构，需要开发新的理论和数值工具。在这里，我们讨论的自组织功能化胶体（也称为斑片状胶体）的吸引力基板。我们回顾了我们最近的吸附和弛豫的结果，并探讨了使用退火循环来克服动力学障碍，并推动弛豫向目标结构。
2016-07-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-assembly of colloidal polymers via depletion-mediated lock and key binding
我们研究了耗尽诱导的锯齿状胶体的自组装。使用国家的最先进的蒙特卡罗模拟技术，明确对待的耗尽剂颗粒，我们证明了胶体组装的锁和钥匙的机制，导致胶体聚合。所形成的链的形态敏感地取决于胶体压痕的大小，较小的值另外允许链分支。与有吸引力的补丁的球体的情况下，韦特海姆的热力学微扰理论未能提供一个完整的定量描述的聚合过渡。我们跟踪这一失败，忽略了包装效果，我们引入了一个修改后的理论，更好地解释了胶体的形状，产生改进的协议与模拟。
2014-01-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Sound-mediated dynamic correlations between colloidal particles in a quasi-one-dimensional channel
研究了刚性通道内悬浮在可压缩流体中的胶体之间的流体动力学相互作用。使用格子玻尔兹曼模拟和简化的流体动力学理论，我们发现，在封闭的流体中的密度扰动（声音）的扩散动力学引起异常长的空间范围和代数时间衰减的粒子相关性。我们研究了这些声音介导的相关性对两粒子动力学和准一维悬浮液的集体动力学的影响。
2012-04-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Short and soft: multi-domain organization, tunable dynamics and jamming in suspensions of grafted colloidal cylinders with small aspect ratio
尚未实际探索类的软胶体棒与小的纵横比进行了研究，并显示出非常丰富的相和动态行为，从液体到近熔融状态跨越。这些短而软的纳米圆柱体随着浓度的增加而改变其组织，而不是无序排列，从具有随机取向的各向同性液体到具有优选局部取向的液体，并最终具有局部取向顺序的多域排列。后者产生类似于具有可检测的末端弛豫的结构玻璃的动力学抑制状态，其在增加的浓度上揭示了有序嵌段共聚物中的六方堆积有序的特征。相应的动态响应包括四种状态，都在0.02 g/ml的重叠浓度以上：I）从0.03至0.1 g/mol，系统经历类似液体至固体的转变，其结构弛豫时间增长四个数量级。II）从0.1至0.2g/ml，观察到显著的减慢，并且伴随着从各向同性到多畴结构的演变。III）在0.2和0.6g/mol之间，悬浮液表现出壳互穿和堵塞的特征，其中胶体平台模量线性地依赖于浓度。IV）在0.74g/ml下，在密集堵塞状态下，检测到来自微相分离的嵌段共聚物的六边形填充圆柱体的粘弹性特征。这些属性设置短而软的纳米圆柱体除了长胶体棒（具有大的纵横比），并提供见解，从根本上理解在这个中间软胶体制度的物理，以及和定制的非球形软胶体的流动性能。
2020-08-23 cond-mat.soft
Geometry-guided colloidal interactions and self-tiling of elastic dipoles formed by truncated pyramid particles in liquid crystals
在凝聚态物质中实现模仿自然组织形式的胶体结构的进展本质上受到合适的胶体构建块的可用性的限制。为了使新形式的晶体和准晶体的胶体自组织，我们开发截断金字塔粒子，形成具有长程静电和几何形状引导的低对称短程相互作用的弹性偶极子。使用非线性光学成像，激光镊子，和视频显微镜的组合，我们表征胶体对相互作用，并展示了不寻常的形式，这些颗粒的自平铺成晶体，准晶，和其他阵列。我们的研究结果解释使用静电学类比随着液晶弹性和对称性破缺的考虑，潜在地扩展胶体的光子和电光应用。
2016-12-24 cond-mat.soft
Hierarchical organization of chiral rafts in colloidal membranes
液-液相分离普遍存在于纳米颗粒、蛋白质和胶体的悬浮液中。除了少数显著的例外，在散装悬浮液中的表面张力最小化的液滴连续聚结，尺寸无限制地增加，直到实现宏观尺度的相分离。相比之下，胶体、纳米颗粒或蛋白质局限于界面、表面或膜的相行为要复杂得多。夹杂物扭曲了局部界面结构，导致与各向同性溶剂介导的充分研究的相互作用根本不同的相互作用。在这里，我们研究液-液相分离单层膜组成的不同手性胶体棒。我们证明了胶体筏是一个普遍存在的二元胶体膜的功能。我们测量筏自由能景观可视化其组装动力学。随后，我们量化排斥筏筏相互作用，并将它们直接成像筏引起的膜扭曲，表明粒子手性在这种微相分离中起着关键作用。在高密度下，筏组装成簇晶体，不断与背景水库交换单体棒，以保持自限的大小。最后，我们证明了筏可以形成键组装成更高阶的超结构。我们的工作表明，膜介导的液-液相分离可以从根本上不同于大量液体的良好表征的行为。它概述了一个强大的膜为基础的途径组装单分散液团簇，这是补充现有的方法发生在散装悬浮液。最后，它揭示了手性夹杂物在膜获得长程排斥相互作用，这可能会发挥作用，在稳定组装的有限大小。
2014-09-09 cond-mat.soft
Solute-mediated colloidal vortex in a microfluidic T-junction
本文通过微流控实验、数值模拟和理论建模，揭示T型结中扩散渗透流与扩散泳的耦合可在无惯性条件下形成胶体涡旋，并导致与常规预期相反的胶体分离与聚焦，同时给出涡旋出现的判据。
2024-09-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Linker-mediated self-assembly of mobile DNA-coated colloids
开发为特定应用量身定制的材料的建造方法，并对建筑块的放置进行绝对控制，这是一个巨大的挑战。DNA包覆的胶体提供了实现可编程自组装的可能性，原则上，它可以在平衡状态下组装几乎任何结构，但在实验上仍然具有挑战性。在这里，我们提出了一个创新的系统连接介导的移动DNA包被的胶体（mDNAACCs），其中mDNAACCs是桥接的游离DNA连接在溶液中，其两个单链DNA尾巴可以结合特定的单链DNA受体的互补序列包被在胶体上。我们制定了一个平均场论有效地计算mDNACC之间的有效相互作用，其中DNA连接子的熵起着重要的作用。特别地，当溶液中的游离DNA接头与mDNACC上的相应受体之间的结合较强时，接头介导的胶体相互作用由取决于接头浓度的接头熵决定。
2020-05-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fluctuation interactions of colloidal particles
对于带相同电荷的胶体粒子，当粒子间距离大于德拜屏蔽长度时，它们之间存在两种吸引机制。其中之一是传统的范德华吸引力，第二个是由粒子位置的热涨落介导的吸引机制。后者与流体运动产生的粒子的有效可变质量（欧拉质量）有关。最强的吸引势（直到温度T的值）对应于不带电粒子和相对大的德拜屏蔽长度的情况。在这种情况下，第三种吸引机制进入了游戏。它是由流体密度的热波动介导的。
2009-08-22 cond-mat.soft
Elasticity-mediated Morphogenesis in Interfacial Colloidal Assemblies
Raman Research Institute（拉曼研究所）
研究揭示了颗粒弹性在界面胶体非平衡结构组织中的关键作用，通过自组装过程展示弹性介导的形态发生机制。
2026-03-07 cond-mat.soft physics.app-ph
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
Conformational switching of chiral colloidal rafts regulates raft-raft attractions and repulsions
膜介导的颗粒相互作用取决于颗粒本身的性质和它们悬浮的膜环境。实验表明，手性棒状夹杂物溶解在相反的手性胶体膜组装成胶体筏，这是有限大小的可重构液滴组成的一个大的，但精确定义的棒的数量。在这里，我们系统地调整手性的背景膜，并发现在非手性限制胶体筏获得从根本上新的结构特性和相互作用。特别是，筏可以在两个手性相反的状态之间切换，这极大地改变了膜介导的筏筏相互作用的性质。具有相同手性的筏具有长距离排斥，而具有相反手性的筏获得具有明确定义的最小吸引力。吸引力和排斥力的相互作用解释了一个连续模型，占膜的厚度和局部倾斜的组成杆之间的耦合。这些可切换的相互作用使组装成复杂的高阶结构的胶体筏与不寻常的对称性，包括稳定的四聚体集群和“离子微晶”的反扭曲域上组织的二进制正方形晶格。此外，单个筏的性质，如它们的大小，是由它们与其他筏的复合控制的。这些复杂的行为的出现可以合理化纯粹的通用耦合的棒状元素的流体的成分和取向顺序。因此，未揭示的原则可能与传统的脂质双层有关，其中高阶结构的组装也由复杂的膜介导的相互作用介导。
2019-02-09 cond-mat.soft
Brush-mediated angular constraints reshape structure, rigidity, and percolation in colloidal depletion gels
University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）；Northeastern University（东北大学）
研究通过降低表面接枝聚合物刷密度，引入非中心力，改变胶体凝胶的结构和机械特性，提升弹性模量。
2026-03-13 cond-mat.soft
Effects of crosslinks on motor-mediated filament organization
交联和分子马达在细胞骨架丝网络的组织中起重要作用。在这里，我们通过抑制在运动介导的排列过程中的细丝的相对滑动，将交联的效应结合到我们的极性运动细丝组织模型中[Phys. Rev. E { \bf 71}，050901（2005）]。我们表明，这种修改导致一个非平凡的宏观行为，即取向状态表现出横向不稳定性的各向同性不稳定性，发生没有交联。这种横向不稳定性导致形成密集的延伸束的取向丝，类似于最近观察到的结构中的肌动球蛋白。该模型也适用于两个方向相反的电机种类或具有不同处理速度的电机的情况。
2007-05-10 cond-mat.soft
Coexistence of nonequilibrium phases in assemblies of driven nematic colloids
我们结合实验，理论和模拟来研究从相互作用的胶体粒子中出现的非平衡相的共存，这些胶体粒子在液晶溶剂中电动推进。我们直接确定径向组件内的机械压力，并测量这个非热驱动系统的非平衡状态方程。一个通用的模型相结合的电泳推进与静电效应和液晶介导的流体动力学，这是有效地铸造成一个长距离的粒子间排斥之间的相互作用，而弹性起着次要的作用。基于该模型的模拟定量地解释了所观察到的集体组织过程和相共存。我们的胶体组件提供了一个实验测试平台，以调查的基本作用，泳动压力的组织驱动出平衡的问题。
2018-06-26 cond-mat.soft
Unravelling the role of phoretic and hydrodynamic interactions in active colloidal suspensions
主动流体包括由浸入流体环境中的元件组成的各种系统，其可以将某种形式的能量转换为定向运动;因此，它们在没有任何外部作用力的情况下本质上是不平衡的。活性物质物理学中的一个基本问题是如何理解自主推进和主体-主体相互作用的特征决定了系统的集体动力学。我们研究数值悬浮液的自推进diffusiophoretic胶体，在（准）-2D配置，占两个动态解决溶质介导的泳相互作用和溶剂介导的流体动力学相互作用。我们的研究结果表明，该系统显示不同的方案在改变胶体-溶质的亲和力，它开发了一个集群相的化学吸引力的情况下。我们研究了不同幅度的胶体活性的集群大小和集群形态的统计。最后，我们提供的证据表明，流体力学起着相关的作用，聚集动力学和集群形态，显着阻碍集群的增长。
2019-06-25 cond-mat.soft
How to design cell-mediated self-assembled colloidal scaffolds
组织工程的关键步骤是设计和合成3D生物相容性基质（支架），以支持和引导细胞增殖和组织生长。大多数现有技术依赖于在受控条件下处理支架，然后将其植入\textit{in vivo}，与生物相容性和植入过程相关的问题仍然具有挑战性。作为替代方案，提出了通过由细胞介导的胶体颗粒的自组织来组装支架\textit{in loco}。在这项研究中，我们结合实验，基于粒子的模拟，和平均场计算表明，在一般情况下，自组装支架的大小与细胞与颗粒的比例。然而，我们发现了这个比例的最佳值，当细胞-细胞粘附被抑制时，支架的尺寸最大。这些结果表明，自组装支架的大小和结构可以通过调节胶体悬浮液中细胞之间的粘附来设计。
2020-06-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Formation of Colloidal Chains and Driven Clusters with Optical Binding
研究了光学束缚力对波长大小的胶体粒子在反向光束中自由运动的影响。这项工作的动机是使用光学结合的概念，以指导大量的胶体颗粒的组装;以前的工作已经使用了少量的颗粒和/或1D或2D限制的几何形状。利用一种新颖的实验方案，描述了20- 100个粒子在三维空间中自由运动的一般静态和动态自组织行为。我们观察到的胶体的自组织成大的光学约束结构，随着驱动粒子簇的形成。此外，我们表明，这些光学束缚系统的结构和行为可以使用粒子的折射率和绑定光的属性进行调谐。特别是，我们表明，驱动行为起源于$N$体相互作用，这对未来的工作具有重要意义的光学绑定集群超过2个粒子。
2022-05-12 cond-mat.soft
Large-scale optothermal assembly of colloids mediated by a gold microplate
光激活胶体组装和群集可以作为探索物质非平衡态的模型系统。在这种情况下，创建新的实验平台，以促进和控制胶体晶体的二维组装是当代的兴趣。在本文中，我们提出了一个实验研究的组装胶态二氧化硅微粒在附近的单晶金微板由532 nm的激光束的瞬态激发。金微孔板作为热源，并在系统中建立热梯度。所创建的光热势组装胶体形成一个二维的多晶体，我们量化的配位数和六方堆积顺序的组装在这样一个驱动系统。有趣的是，我们观察到组装尺寸的变化作为激发极化的函数。此外，我们观察到，该组件是胶体材料依赖。具体来说，二氧化硅胶体组装，但聚苯乙烯胶体不，表明一个复杂的行为下发挥的力量。我们的工作突出了一个有前途的方向，利用金属，单晶微结构，可以利用光热胶体晶体组装和群集研究。我们的实验系统可以用来探索光驱动的物质和软物质，包括生物系统，如细胞和微生物中的电泳相互作用。
2020-08-18 cond-mat.soft physics.optics
Colloidal bubble propulsion mediated through viscous flows
本研究针对气泡驱动催化胶体推进缺乏通用理论的问题，建立了扩散-流体力学联合理论，揭示了气泡生长的分岔机制与流场规律，指出部分实验观测特征源于装置特性而非基本推进物理。
2024-05-21 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Charge and Synthesis Modification in PMMA-PDMS Copolymer Model Colloids
非极性介质中的胶体电荷不如其水性对应物那么好理解，并且由于范德华力，其研究在高度受限的系统中特别具有挑战性，另一方面，在水性介质中大量的长程静电排斥被严重屏蔽。从视频显微镜的证据，提出了一个模型系统与表面活性剂介导的充电是由空间稳定剂的具体化学。
2012-11-13 cond-mat.soft
Edge pinning and transformation of defect lines induced by faceted colloidal rings in nematic liquid crystals
向列型胶体在取向有序的液晶基质流体中表现出多种多样的由胶体粒子引起的拓扑缺陷和结构。这些缺陷和场的配置定义弹性相互作用和介质介导的自组装，以及作为模型系统，在利用丰富的拓扑结构和几何形状的胶体表面之间的相互作用，磁场，和拓扑奇异性引起的颗粒在磁散装和向列型胶体界面。在这里，我们展示了形成四分之一强度的表面钉扎向错，以及各种各样的导演场配置与分裂和重新连接的奇异缺陷线，促使胶体颗粒与尖锐的边缘和尺寸大到足以定义强边界条件。使用的例子面的环形粒子的属g = 1，我们探讨的缺陷线之间的位置迁移的大部分的主体边缘钉扎位置在粒子的表面，反之亦然，显示出这种行为是符合拓扑约束定义的数学定理。我们讨论了如何改造的体积和表面缺陷线引起的多面胶体可以丰富的多样性的弹性介导的胶体相互作用，以及如何这些发现可能会影响其控制的可重构的自组装的前景，在crosshosts。
2016-12-27 cond-mat.soft
Statistical Mechanics of DNA-Mediated Colloidal Aggregation
我们提出了一个统计力学模型的聚集在胶体系统与DNA介导的相互作用。我们用DNA的杂化自由能$ΔG$和两个依赖于模型的性质：平均DNA桥数$\left< N\right>$和有效DNA浓度$c_{eff}$，得到了两粒子结合能的一般结果.我们计算这些参数为一个特定的DNA桥接方案。所有的$n$ -聚体，包括无限的聚集体的分数，被证明是一个单一的参数直接相关的两粒子结合能的通用功能。我们明确地考虑到部分遍历性的问题所产生的缓慢的DNA结合-解结合动力学，并引入的概念的角度定位的DNA连接。通过这种方式，我们得到了DNA热力学和DNA胶体系统中的整体聚集和熔化性质之间的直接联系。该理论的结果被证明是在定量协议与最近的两个实验与微米和纳米尺寸的颗粒。PACS编号：81.16.Dn、82.20.Db、68.65.- k，87.14.Gg
2007-02-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Guiding self-assembly of active colloids by temporal modulation of activity
自组织现象在合奏的自推进粒子开辟途径，合成新的动态状态无法通过传统的平衡过程。我们面临的挑战是制定一套原则，以促进控制和操纵紧急活跃状态。在这里，我们报告，介电滚动胶体通电的脉动电场自组织成交替的正方形晶格与晶格常数控制的参数的字段。我们结合实验和模拟来研究涌现的集体模式的时空特性，并研究自组织的潜在动力学。我们揭示了动态晶格对压缩/膨胀应力的抵抗力，导致晶格常数的滞后行为。在活性系综中，通过对活性的时间调制来进行图案合成和控制的一般机制可以应用于其他活性胶体系统。
2022-05-24 cond-mat.soft
A Smooth Interface Method for Simulating Liquid Crystal Colloid Dispersions
提出了一种新的方法，用于粒子在液晶溶剂中分散的介观模拟。它允许有效的第一原理模拟的分散体，涉及许多粒子与多体相互作用介导的溶剂。已经进行了演示的聚集胶体分散体在二维的dichromic和近晶-C * 溶剂忽略流体动力学效应，这将考虑在不久的将来。
2003-10-30 cond-mat.soft
Entropically-Stabilized Self-Compactification in Model Colloidal Systems
我们讨论了自发自紧化的现象在一个模型胶体系统，提出了在最近的工作DNA介导的自组装。我们着重研究了热涨落对面内平方有序膜状自组装相稳定性的影响。令人惊讶的是，波动被证明是提高稳定性的准2D相位相对于过渡到替代的3D结构。
2003-04-15 cond-mat.soft
Confinement-induced alternating interactions between inclusions in an active fluid
在悬浮在较小颗粒的热化浴中的胶体夹杂物系统中，浴在夹杂物之间产生吸引力，主要来自熵源，称为耗尽力。在活性浴颗粒的情况下，浴介导的力的性质从吸引力急剧变化为排斥力，因为颗粒活性的强度增加。我们研究这种浴介导的有效相互作用的胶体包裹体在浴的自推进布朗粒子，被限制在一个狭窄的平面通道。发现受限对胶体颗粒之间的相互作用有很强的影响，然而，这主要取决于通道内的胶体取向。约束对胶体圆盘相互作用的影响是由活性粒子在表面边界上的分层控制的。这可以作为竞争因素出现，涉及通道壁和胶体内含物在其自身附近积聚活性颗粒的倾向。
2019-12-23 cond-mat.soft
Signature of the time-dependent hydrodynamic interactions on the collective diffusion in colloidal monolayers
最近的研究表明，由于周围流体的流体动力学相互作用，胶体单层的集体扩散系数是发散的。分析扩展到允许时间依赖的流体动力学相互作用。新的观测功能，具体到这种时间依赖性的预测。讨论了单分子膜动力学中可能的实验检测。
2014-10-10 cond-mat.soft
Colloid-colloid and colloid-wall interactions in driven suspensions
我们调查的非平衡流体结构介导的两个胶体之间的驱动力通过悬浮液的相互不相互作用的布朗粒子，以及胶体和一个固定的情况下的墙壁。我们解决Smoluchowski方程在双球坐标系中，以及与反射的方法，无论是在线性近似的小速度和数值中间速度，我们比较的结果，以前考虑的叠加近似。特别是，我们发现一个增强的摩擦（相比于一个孤立的颗粒上的摩擦），两个胶体驱动并排以及沿壁的胶体。减少了尾涂胶体上的摩擦。并排行进的胶体经历溶质诱导的排斥，而尾随的胶体彼此吸引。
2007-06-06 cond-mat.soft
Effective pair interactions between colloidal particles at a nematic-isotropic interface
利用Landau-de Gennes自由能理论研究了平行圆柱胶体粒子在向列相-各向同性界面处的相互作用。我们发现有效相互作用势是非单调的。由于拓扑缺陷的产生/湮灭，相应的力-距离曲线在接近/分离时表现出跳跃和滞后。最小化的结果表明，一个简单的经验对潜在的有效的胶体-胶体在界面上的相互作用。我们建议，界面介导的相互作用可以发挥重要的作用，在自组织和聚集的胶体粒子在这样的接口。
2005-01-24 cond-mat.soft
Role of evaporation rate on the particle organization and crack patterns obtained by drying a colloidal layer
--通过干燥胶体层来制造固体薄膜的一个科学障碍是防止它们破裂。本文研究了胶体液体的干燥速率如何影响在纳米尺度上的颗粒堆积与在宏观尺度上观察到的裂纹图案的相关性。提高干燥速率会导致更有序、更致密的固体结构，干燥后的样品会有更多的裂纹。然而，在干燥过程中引入保持时间（在规定的时间点）会导致更无序的固体结构，裂纹明显减少。为了解释这些观察结果，本文阐明了较长的干燥方案有利于聚集体的形成。进一步认为，随着干燥速率的降低，聚集体的数量和尺寸增加。从颗粒堆积的观点来看，这导致形成更无序的多孔膜，从宏观尺度的观点来看，这导致形成更耐受的膜，即更少的裂纹。
2016-02-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Direct visualization of superselective colloid-surface binding mediated by multivalent interactions
基于受体密度的微小差异可靠地区分细胞对于细胞-细胞或病毒-细胞识别、信号转导的启动和定向药物递送中的选择性靶向至关重要。基于受体密度的不同表面之间的这种急剧差异只能通过多价相互作用来实现。一些理论和实验工作有助于我们理解这种“超选择性”，但是一个通用的，受控的实验模型系统，允许定量测量的配体-受体水平仍然是失踪。在这里，我们提出了一个多价模型系统的基础上，胶体颗粒配备了表面移动的DNA连接器，可以超选择性地靶向与互补的移动DNA连接器功能化的表面。使用光学显微镜和Foerster共振能量转移（FRET）的组合方法，我们可以直接观察接触区域中配体-受体对的结合和募集。我们发现，随着配体或受体浓度的增加，胶体表面结合概率的非线性转变。此外，我们观察到较弱的配体-受体相互作用的灵敏度增加，我们证实，单个接头的结合可逆性的时间尺度对超选择性有很强的影响。配体-受体水平上的这些前所未有的见解提供了新的，动态的信息到两个流动的受体和配体介导的流体膜之间的多价相互作用，并将使未来的工作的作用时空配体-受体动态胶体表面结合。
2021-03-24 cond-mat.soft physics.bio-ph
Chiral twist drives raft formation and organization in membranes composed of rod-like particles
脂筏被假设为促进蛋白质相互作用、张力调节和在生物膜中的运输，但负责其形成和维持的机制尚不清楚。对许多其他凝聚态现象的见解来自胶体系统，其微米级粒子模拟原子和分子的基本性质，但允许单粒子分辨率的动态可视化。最近的实验表明，丝状病毒的双分散混合物可以自组装成胶体单分子膜，具有手性稳定的筏，表现出手性结构和排斥作用。我们定量地解释了这些意见，通过建模的手性液晶的膜颗粒。手性扭曲促进了有限大小的筏的形成，并介导了将它们均匀分布在整个膜上的排斥。虽然这个系统是由丝状病毒的聚集是由葡聚糖depletants，而不是磷脂和胆固醇与突出的静电相互作用熵驱动，胶体和生物膜共享许多相同的物理对称性。手性扭曲可以有助于这两个系统的行为，并可能占分子膜中观察到的某些立体定向效应。
2016-10-31 cond-mat.soft
Emergent comet-like swarming of optically driven thermally active colloids
我们提出了一个简单的光学驱动胶体系统，它将光转换为热，并响应于自身和集体产生的热梯度而移动。我们表明，该系统表现出自组织成一个移动的彗星状的群体和表征的结构和响应的群体的光强度依赖的外部调谐参数。我们观察到许多有趣的功能，在这个非平衡系统，包括循环和蒸发，强度依赖的形状，密度和温度波动，并从群尖喷射热胶体。
2013-09-12 cond-mat.soft
Linker-mediated phase behavior of DNA-coated colloids
纳米技术研究的一个中心目标是确定纳米和微观成分之间的局部相互作用，以指导它们以可预测的方式组装。在这篇文章中，我们提出了一个新的范例，其中的DNA功能化的胶体粒子的自组装程序使用分散在溶液中的连接寡核苷酸。我们发现了一个相图，这是令人惊讶的丰富相比，其他DNA功能化的胶体颗粒，通过直接杂交相互作用的典型相图，包括在增加连接体浓度时的折返熔融转变，并显示多个连接体物种可以组合在一起，同时规定许多相互作用。一个新的理论预测所观察到的相行为定量没有任何拟合参数。总之，这些实验和模型为未来的可编程自组装研究奠定了基础，使编程组装完全可寻址的介观结构所需的数百种特定相互作用成为可能，同时也扩大了我们对胶体悬浮液中独特相行为的基本理解。
2019-03-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Annealing cycles and the self-organization of functionalized colloids
功能化（补丁）粒子与定向相互作用到目标结构的自组装仍然是一个挑战，尽管他们的合成显着的实验进展。自组装途径的典型特征在于阻碍进入稳定（平衡）结构的高能量势垒。应对这一挑战的一种可能策略是执行退火循环。通过周期性地打开和关闭颗粒间键，人们期望平滑动力学路径并有利于目标结构的组装。初步结果表明，退火循环的效率在很大程度上取决于它们的频率。在这里，我们研究如何与方向相互作用的强度（大小的补丁$σ$）的频率依赖性的规模。我们使用分析参数表明，缩放结果从随机游走在配置空间的统计。
2017-10-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Pair-Interactions of Self-Propelled SiO2-Pt Janus Colloids: Chemically Mediated Interactions
本研究针对功能材料自下而上制备背景，实验探究化学活性SiO₂-Pt Janus胶体的成对碰撞，按接触前后取向分类，发现化学泳动相互作用主导碰撞机制与概率，为浓悬浮液组装及未来功能材料研究提供关键依据。
2023-11-08 cond-mat.soft physics.chem-ph
Hyperuniform structures formed by shearing colloidal suspensions
在周期性剪切的悬浮液中，存在动态相变，其特征在于在颗粒轨迹可逆的吸收状态和轨迹混乱且扩散的活性状态之间的临界应变幅$γ_c$。“碰撞”粒子表面之间的排斥性非流体动力学相互作用被认为是这种时间反演对称性破缺的来源。一个简单的玩具模型称为随机组织定性地再现了这种转变的动力学特征。随机组织和其他吸收状态模型表现出超均匀性，在临界状态下，由结构因子$S(q \rightarrow 0) \sim q^α$和$α> 0$量化的长尺度上的密度波动受到强烈抑制。在这里，我们实验表明，在周期性剪切悬浮液中的颗粒组织成各向异性的短程秩序，但各向同性，长程超均匀秩序的振荡剪切振幅接近$γ_c$的结构。
2020-02-11 cond-mat.soft
Effective forces between colloids at interfaces induced by capillary wave-like fluctuations
我们计算了热激发毛细波介导的有效力之间的球形或盘状胶体被困在流体界面。这种Casimir型相互作用敏感地依赖于在三相接触线处施加的边界条件。对于大的胶体之间的距离一个意想不到的取消吸引力和排斥力的贡献，观察到导致波动力代数衰减非常迅速。对于小的分离力是相当强的，它可能会发挥重要作用，在二维胶体聚集，如果直接范德华力是弱的。
2006-08-23 cond-mat.soft
Swelling cholesteric liquid crystal shells to direct colloids at the interface
本文利用胆甾相双乳液的渗透溶胀和壳层动态减薄，通过调节表面能与体相能的竞争，将界面胶体粒子引导组装成线性聚集体并稳定拓扑缺陷，揭示了动力学路径在液晶粒子组装中的关键作用。
2020-01-04 cond-mat.soft
Chiral liquid crystal colloids
胶体粒子扰乱液晶的棒状分子的排列，引起使扭曲区域的自由能最小化的长程相互作用。已知颗粒形状和拓扑结构引导这种自组装过程。然而，胶体包裹体的手性如何影响这些长程相互作用尚不清楚。本文利用激光光镊、粒子跟踪和光学成像技术研究了手性弹簧和螺旋引起的畸变对双折射液晶中胶体自组织的影响。研究表明，胶体粒子的手性与胶体粒子的非对称弹性相互作用，可以改变胶体粒子的手性或外消旋超结构。这些研究结果是一致的数值模拟的基础上最小化的朗道-德热内自由能。我们的研究揭示了手性在定义液晶胶体的介观有序中的作用，这表明该功能可能是一个潜在的工具，以调节这些系统的全球定向自组织。
2017-12-28 cond-mat.mtrl-sci 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
Layer-by-layer assembly of colloidal particles deposited onto the polymer-grafted elastic substrate
利用自洽场和密度泛函理论，我们提出了一种在聚合物接枝基底上实现胶体空间有序排列的新途径。我们发现，接枝聚合物到基板上可以有效地控制沉积的胶体之间的平衡的结果的空间分散的胶体沉降力和熵弹性力的刷子，和胶体可以形成意想不到的有序结构上的接枝基板。胶体颗粒在弹性“软”基底上的沉积过程包括两个步骤：刷介导的胶体晶体的一维排列和受控的逐层生长，所述逐层生长由非吸附性聚合物溶剂熵驱动，随着颗粒的增加。结果表明，通过简单地使用接枝基板，而不是周期性图案化的模板，在适当选择的胶体尺寸，有效的沉积电位，刷覆盖密度的高度有序和无缺陷的结构的生产的可能性。
2006-11-04 cond-mat.soft
Onset of anomalous diffusion in colloids confined to quasi-monolayers
最近的研究表明，胶体单层，例如，在流体界面处或通过合适的限制电势形成的，表现出反常的集体扩散。这是当颗粒被限制为驻留在二维（2D）流形上时由三维（3D）环境流体介导的流体动力学相互作用的结果。我们研究理论和数值模拟的交叉从正常到异常扩散的粒子是，在真实的系统中，由3D的外部潜力，从而有可能波动出的2D流形，从而实际上形成一个准单层。
2017-02-09 cond-mat.soft
Colloidal Surfaces with Boundaries, Apex Boojums and Nested Elastic Self-Assembly of Nematic Colloids
胶体颗粒的自组装有望成为一种强大的复合材料制造技术，但仍然受到对随后结构的有限控制的挑战。我们开发了一种新的纳米胶体，它是具有边界的数学表面的物理类似物，与分子排列场相互作用，而不会在平坦时引起缺陷。然而，由薄的纳米箔制成，它们可以被成形以促使形成自补偿缺陷，该缺陷驱动由微球介导的预编程弹性相互作用。为了证明这一点，我们将纳米箔包裹在金字塔的所有三角形侧面上，除了它的正方形底部。随后的金字塔锥诱导点缺陷与分数刺猬电荷的相反的迹象，自发地对准相对于远场导演，以形成弹性偶极子和嵌套组件与可调间距。八面体形状的纳米箔相互作用就像弹性四极子。我们的发现可能会推动低对称性胶体相的实现。
2016-11-29 cond-mat.soft
Effective potentials induced by mixtures of patchy and hard co-solutes
向胶体悬浮液中加入共溶质通常用于诱导可调的耗尽相互作用。在这项工作中，我们研究了有效的胶体相互作用所产生的二元共溶质混合物的硬球和斑片状颗粒。通过改变这两种物质的相对浓度，我们表明，由此产生的有效电位$V_\text{eff}$连续变化，从一个获得的单组分硬球共溶质介导的单组分斑片状颗粒共溶质。有趣的是，我们发现，与两种组分的相对浓度无关，所得的$V_\text{eff}$是相加的，即，其通过由各自的纯共溶质介导的有效相互作用的线性组合而被很好地描述。然而，当共溶质混合物接近分层过渡的开始时，发生加和性的分解。这些结果代表了理解和预测胶体在复杂和拥挤的环境中的行为，并利用这些知识来设计有针对性的胶体超结构向前迈进了一步。
2021-06-11 cond-mat.soft
Kinetic Criticality in Linker-Mediated Colloidal Aggregation
Center for Functional Nanomaterials, Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室功能纳米材料中心）；Department of Chemical Engineering, Columbia University（哥伦比亚大学化学工程系）；Avram and Stella Goldstein-Goren Department of Biotechnology, Ben-Gurion University of the Negev（内盖夫本-古里安大学阿夫拉姆和斯特拉·戈德斯坦-戈尔恩生物技术系）；Department of Applied Physics and Applied Mathematics, Columbia University（哥伦比亚大学应用物理与应用数学系）；Center for Nanomedicine, Institute for Basic Science（基础科学研究所纳米医学中心）；Department of Nano Biomedical Engineering, Yonsei University（延世大学纳米生物工程系）
通过理论与DNA连接金纳米颗粒实验，揭示连接子介导的聚集因团簇反应性演化而偏离经典Smoluchowski动力学，发现由连接子丰度控制的动力学临界点，并验证了停滞、加速生长和标度塌缩。
2026-06-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech math-ph
Tuning electrostatic interactions of colloidal particles at oil-water interfaces with organic salts
该研究针对油水界面胶体颗粒静电相互作用难调控的问题，通过向油相添加少量有机盐，实现了水/十六烷界面带电疏水微球间排斥作用的多数量级连续可调，并揭示了其缔合放电机制。
2023-05-03 cond-mat.soft
Electric Switching of Fluorescence Decay in Gold-Silica-Dye Nematic Nanocolloids Mediated by Surface Plasmons
通过将固体纳米结构的独特光学性质与软物质对弱外界刺激的简单响应相结合，可以设计出具有有趣物理行为的可调谐复合材料，但这种方法仍然受到其在介观尺度上难以控制的共组装的挑战。使用可扩展的湿化学合成程序，我们制造了各向异性的金-二氧化硅-染料胶体纳米结构，然后通过同时调用分子和胶体自组装将它们组织成设备规模（平方英寸电池）的电可调复合材料。我们表明，随后有序的胶体分散体的形状各向异性纳米结构表现出可调的荧光衰减速率和强度。我们表征这些属性如何依赖于低电压场和偏振的激发和发射光，展示了一个有趣的品种的纳米结构复合材料的实际实现的巨大潜力。
2017-01-31 cond-mat.soft physics.optics
Topology mediated organization of E.coli chromosome in fast growth conditions
Dept of Physics, IISER-Pune（印度科学教育研究所浦那分校物理系）
研究通过计算机模拟揭示拓扑结构如何影响快速生长大肠杆菌染色体的空间组织，证明熵力驱动染色体分离与实验观察一致。
2024-09-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
