Nonequilibrium adsorption of 2AnB patchy colloids on substrates
我们研究了球形$2AnB$片状胶体（两极上有两个$A$ -贴片，赤道上有$n$ $B$ -贴片）在基底上的不可逆吸附。特别地，我们考虑不同的$AA$、$AB$和$BB$结合概率。我们表征的补丁胶体网络和它的依赖于$n$和结合概率。两种生长制度确定不同的密度分布，我们计算的胶体参数的函数的生长模式图。我们还发现，接近基板，网络的密度，这取决于胶体参数，其特征在于由耗尽区。
2013-03-27 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
Nonequilibrium equation of state in suspensions of active colloids
活性胶体是一类新型材料，由胶体尺度的颗粒组成，这些颗粒将化学能局部转化为运动性，模仿微生物。远离平衡发展，这些系统显示结构组织和动力学性质不同于热化胶体组件。收获的潜力，这类新的系统需要一个概念框架来描述这些本质上非平衡系统的发展。我们使用沉降实验来探测二维组装的活性Janus微球的非平衡状态方程，并进行计算机模拟的自走硬盘模型。自我推进深刻地影响了状态方程，但这些变化可以用平衡概念来合理化。我们表明，活性胶体的行为，在稀极限，作为一个理想气体与活性依赖的有效温度。在有限密度下，增加活性类似于增加平衡颗粒之间的粘附力。我们量化这种有效的粘附力，并获得一个独特的比例关系的活动和有效的粘附力在实验和模拟。我们的研究结果提供了一个新的和有效的方式来了解新的阶段的物质在活跃的胶体悬浮液的出现。
2014-11-26 cond-mat.soft
Stratification of polymer-colloid mixtures via fast nonequilibrium evaporation
在干燥聚合物-胶体混合物的液膜时，研究了聚合物置于较大胶体顶部的分层现象。通常认为，形成隔离的聚合物胶体层是由于在快速蒸发的二元胶体混合物的大小比例。通过比较实验与理论模型，我们发现，在干燥界面附近的粘度的转变是另一个重要的参数，用于控制在聚合物-胶体混合物的分层层的形成。在高蒸发速率下，表面附近的聚合物浓度增加导致从半稀态到浓态的相变，其中胶体颗粒被动力学地捕获。只有在干燥界面附近的浓缩区形成成层之前，才会发生分层。否则，在形成分离层之前，胶体将被聚合物在浓缩状态下捕获。此外，如果初始聚合物浓度太低而不能在短时间内形成足够高的聚合物浓度梯度，则没有观察到分层。我们的研究结果是相关的开发溶液浇铸聚合物复合材料的油漆，油漆和减反射涂层。
2020-03-11 cond-mat.soft
Structural Responses of Quasi-2D Colloid Fluids to Excitations Elicited by Nonequilibrium Perturbations
我们研究了稠密单分散准二维（q2 D）胶体悬浮液中粒子被等速光阱拖曳时的响应。与其他几何形状的微观流变学研究相一致，扰动诱导了领先的密度波和拖尾，我们使用斯托克斯动力学（SD）模拟解析直接胶体胶体和流体动力学相互作用。我们继续分析实验图像中潜在的单个粒子-粒子碰撞。颗粒的位移形成链，使人联想到剪切颗粒材料中的应力传播。从这些数据中，我们可以重建稳态偶极流模式，预测稀释悬浮液和以前观察到的颗粒类似物，我们的系统。这个领域的衰减不同，但是，从点Stokeslet计算，表明有限大小的胶体是重要的。此外，有一个显着的角度依赖性，对应于周围的胶体结构，它演变的扰动。总之，我们的研究结果表明，复杂流体的响应是高度各向异性的，由于这样一个事实，即通过胶体-胶体碰撞链的结构化介质传播的扰动的影响。
2012-10-10 cond-mat.soft
Nonequilibrium dynamics of mixtures of active and passive colloidal particles
我们发展了一个介观场论，用于相互作用活性物质（即，活动的）和被动的（即，在两个空间维度上具有等距形状的非运动的）胶体颗粒。通过场论的稳定性分析，我们获得了描述运动诱导的不稳定性的开始的旋节方程，该不稳定性导致此类混合物中的团簇形成。预测的旋节被发现是在良好的协议与粒子分辨的计算机模拟。此外，我们表明，在主动-被动混合的亚稳不稳定性可以是两种不同的类型。一种类型是与一个固定的分岔，也发生在单组分主动系统，而另一种类型是与一个Hopf分岔，只能发生在主动-被动的混合物。值得注意的是，霍普夫分叉导致移动的集群。这解释了最近的主动-被动粒子混合物模拟结果，其中观察到了在相应的单组分系统中看不到的移动簇和界面。
2017-05-21 cond-mat.soft
Driving dynamic colloidal assembly using eccentric self-propelled colloids
由于胶体粒子在动态响应功能材料的制备中具有广阔的应用前景，设计动态引导胶体粒子自组装的方法已成为软物质物理研究的一个重要方向。本文通过计算机模拟发现，在被动胶体和偏心自推进活性粒子的混合体系中，当活性粒子的偏心率和自推进力足够大时，偏心活性粒子可以推动被动胶体形成大的密集动态团簇，体系发生了一种新的动态分层转变。我们的模拟结果表明，动态分层发生时，偏心的主动粒子的运动速度比被动粒子，使不同的主动粒子的动态轨迹可以相互重叠，而被动粒子从主动粒子的动态轨迹耗尽。我们的研究结果表明，这类似于熵驱动的胶体-聚合物混合物中的分层，其中聚合物无规线圈可以彼此重叠，同时耗尽胶体。更有趣的是，我们发现，通过固定的被动胶体组成在一定的值，随着密度的增加，该系统经历了有趣的重入混合，和分层只发生在一定的中间密度范围。这为设计活性物质来驱动被动胶体的自组装和制备动态响应材料提供了一条新的途径。
2017-11-03 cond-mat.soft
Relaxation of a Colloidal Particle into a Nonequilibrium Steady State
本文研究了单个胶体球在两个非平衡稳态之间周期性运动的弛豫过程。在实验上，这是通过驱动粒子沿环形陷阱施加扫描光镊。我们发现，松弛时间后，概率分布已经放松是相同的，通过稳态测量得到的。在定量协议与理论计算的弛豫时间强烈增加时，驱动系统进一步远离热平衡。
2009-06-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Introduction to colloidal dispersions in external fields
综述了近年来国内外胶体分散体系的研究进展。胶体分散体作为经典统计力学中相变的模型体系起着关键作用。近年来，胶体在实现模型体系中的主导作用不仅在平衡状态下而且在远离平衡状态下都变得明显。利用外场（如剪切流场、电场、磁场或激光场以及约束场），可以使胶体悬浮液以可控的方式进入非平衡状态。介绍了胶体分散体研究的各种平衡和非平衡现象，并对这一专题进行了总结和指导。特别强调的是比较真实的空间实验，计算机模拟和统计理论。
2013-10-30 cond-mat.soft
The anomalous distributions and Soret coefficient in a nonequilibrium colloid system
利用非均匀强摩擦介质中布朗运动的过阻尼Langevin方程，研究了非均匀温度下非平衡胶体体系的密度分布和Soret系数.本文根据非广延统计中温度梯度、相互作用势和q参数之间的关系，证明了胶体粒子密度可以是温度的函数，服从α分布，也可以等价地是势能的函数，服从Tsallis分布。利用q参数可以建立一个新的Soret系数公式，从而弥补了理想理论Soret系数与现有实验之间的差距。
2015-10-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Chemically active colloids near osmotic-responsive walls with surface-chemistry gradients
化学活性胶体通过在周围溶液的组成中产生梯度并通过利用它们与溶液中各种分子物种相互作用的差异来移动。如果这些粒子在边界附近移动，例如，容器的壁限制悬浮液，也沿着壁产生溶液组成的梯度。这引起化学渗透（通过壁与形成溶液的分子种类的相互作用），其驱动耦合回到胶体的流动，从而影响其运动性。采用近似的“点粒子”分析，我们分析表明-由于这种诱导的主动响应（化学渗透）的壁-这种化学活性胶体可以对齐，并遵循，在壁的表面化学梯度。从这个意义上说，这些人造“游泳者”表现出一种原始形式的趋触性，其意义是感知环境中的物理变化（不一定是不连续的）的接近程度。我们表明，与表面化学梯度的对齐对于化学活性胶体是通用的，只要它们在无界流体中表现出运动性，即，这种现象不依赖于推进机构的确切细节。结果进行了讨论的背景下，简单的模型的化学活性，对应的Janus粒子与“源”的化学反应的一半的表面和“惰性”或“汇”的反应在另一半。
2016-08-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Structure and position-dependent properties of inhomogeneous suspensions of responsive colloids
响应性颗粒，如生物大分子或水凝胶，显示出广泛的和多模态的构象分布，因此具有改变其性质（例如，大小、形状、电荷密度等）的能力。基本上响应于外部场或它们的局部环境（例如，由共溶质或pH介导）。在这里，我们讨论了基本的统计力学的模型响应胶体（RC）通过引入一个额外的属性自由度作为一个集体变量在一个正式的粗粒化过程。后者导致粗粒（CG）自由能中的附加单体项，定义了单个多分散RC的单颗粒性质分布。我们认为，在平衡热力学极限，这样的CG系统的RC行为像一个传统的多分散系统的非响应性粒子。然后，我们说明了外部字段的行动，施加本地（位置相关）的属性分布导致非平凡的影响的空间单体属性和密度分布，即使是一个理想的（非相互作用）气体的RC。最后，我们应用密度泛函理论的局域密度近似（LDA-DFT）来讨论粒子相互作用的影响的具体例子i）悬浮的RC在一个外部领域的线性的位置和性质，ii）悬浮的RC与高度本地化的性质（大小）之间的两个墙壁限制，和iii）双组分悬浮液，其中不均匀分布的（非响应性的）共溶质组分，如发现的，例如，在渗透剂或盐诱导的热敏聚合物的塌陷/溶胀转变的研究中，改变了RC液体的局部性质和密度。
2020-09-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Nonequilibrium noise in electrophoresis: the microion wind
从理论上分析了单个胶体粒子在外加电场中的动力学行为。微离子的热运动在胶体的有效朗之万方程中导致与场成比例的各向异性的非平衡噪声源。的波动耗散比强烈地依赖于频率，和胶体，如果从其稳定状态的位置位移松弛的速度不成比例的梯度的对数的稳定状态的概率。
2009-07-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Structural nonequilibrium forces in driven colloidal systems
Universität Bayreuth（拜罗伊特大学）
研究揭示了维持非平衡过阻尼布朗多体系统空间非均匀性的结构性单体力场，通过布朗动力学模拟和新功率功能近似，量化了粘性与结构性力，包括记忆效应和剪切迁移。
2018-11-05 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Structure and dynamics of responsive colloids with dynamical polydispersity
单颗粒性质的动态多分散性，例如波动的颗粒尺寸、形状、电荷密度等，是固有的响应胶体（RC），如生物大分子或微凝胶，但通常不能解决粗粒度的中尺度模拟。在这里，我们提出了布朗动力学（BD）模拟悬浮液的RC建模软水凝胶胶体，其中单个颗粒的大小是一个明确解决（高斯）的自由度和动态响应当地的相互作用的环境。我们计算的液体结构，紧急的尺寸分布，长时间的扩散，和属性（尺寸）弛豫动力学范围广泛的密度和内在属性弛豫时间的正则系综。有趣的参考情况下，如传统的多分散悬浮液与冻结的父分布，或传统的单分散系统相互作用的一个固定大小的有效对潜在的比较，显示了显着的蔓延的结构和动力学。的差异，最明显的高密度制度，是由于多体的相关性和动力学之间的耦合性能和翻译的RC系统，没有明确占在传统的治疗。特别是，RC系统中的平移扩散令人惊讶地接近自由（单RC）扩散，这主要是由于拥挤和尺寸压缩效应的抵消。我们表明，可以构建一个有效的单分散对潜在的多体相关性，通过卷积的RC对潜在的密度依赖的紧急尺寸分布，并使用平均有效扩散常数。
2020-11-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Structure and dynamics of model colloidal clusters with short-range attractions
我们研究的结构和动力学的小孤立的$N$粒子团簇通过短程Morse势相互作用。“理想preprared合奏”通过精确枚举研究的粘性硬球填料作为参考状态，使我们能够确定关键的几何性质，并定量表征如何非平衡合奏制备的热淬火在不同的速率$\dot{T}$不同于他们的平衡对应。平衡动力学的研究表明非平凡的温度依赖性：非指数松弛表明玻璃态动力学和不同的稳定性与不同结构的简并集群。我们的研究结果应该是有用的扩展最近的实验研究的小胶体团簇，检查在固定的$T$和各种非平衡现象的平衡弛豫动力学。
2015-01-28 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
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
Shear-induced Diffusion in Dilute Suspensions of Charged Colloids
我们提出了一个模型的非平衡增强胶体自扩散在外部施加的剪切流带电系统。扩散的增强是根据剪切流中颗粒之间的静电二体相互作用来计算的。在高剪切速率，低体积分数的限制，我们的模型是有效的，我们比较这些计算的实验邱等。61，2554（1988）]。
2001-09-06 cond-mat.soft
Transient coarsening and the motility of optically heated Janus colloids in a binary liquid mixture
悬浮在近临界二元液体混合物中的金帽Janus粒子可以在照明下自推进。我们已经固定这样一个粒子在一个狭窄的通道，并研究了它周围的二元溶剂的非平衡动力学，使用实验和数值模拟。对于后者，我们考虑一个纯粹的扩散和流体动力学模型。所有的方法表明，早期的动力学是纯粹的扩散，其特征在于从胶体的表面到体的组成层以恒定的速度行进。随后，流体动力学效应设置和瞬态被破坏的强烈的非平衡浓度波动，这是由于温度梯度和二元液体混合物的临界点附近。它们产生复杂的、永久变化的粗化模式。对于一个移动的粒子，瞬态动力学的结果在相反的方向上的推进后，观察到的稳定状态是达到。
2020-06-03 cond-mat.soft
Nonequilibrium dynamics and entropy production of a trapped colloidal particle in a complex nonreciprocal medium
本文研究了受剪切流驱动且处于非互易记忆介质中的陷俘Brownian粒子的二维运动，发现当剪切率超过临界值时系统会从稳态转变为非稳态并逃逸陷阱，且跨越稳定性阈值时熵产生率保持有限。
2024-04-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium friction and free energy estimates for kinetic coarse-graining -- Driven particles in responsive media
本文研究非平衡条件下响应性介质中驱动粒子的粗粒化方法，通过恒速约束模拟估计平均力与速度依赖摩擦，并在1D势垒和3D聚合物膜模型中验证其可用于低维Langevin模拟预测输运性质。
2025-07-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.app-ph
Relaxation to steady states of a binary liquid mixture around an optically heated colloid
利用实验和理论模型研究了开关照明后，二元液体混合物在光吸收Janus粒子附近的弛豫动力学。动力学由在被加热的颗粒周围形成的温度梯度控制。我们的研究结果表明，松弛是不对称的：接近非平衡稳态是远远慢于返回到热平衡。接近非平衡稳态是一个两步过程，导致浓度场的空间变化的行为类似于在不同的软材料中发现的响应于外场的初始超调。打开照明后的浓度波动的初始增长遵循与流体动力学和纯扩散模型一致的幂律。关闭照明后从系统流出的能量由时间的拉伸指数函数很好地描述，其特征时间与稳定状态下存储的能量与该状态下的总能量通量的比率成比例。
2022-01-04 cond-mat.soft
A classical nucleation theory description of active colloid assembly
非对齐的自推进粒子与纯粹排斥排斥体积相互作用进行非热动力诱导相分离成一个稀气体和一个密集的集群相。在这里，我们使用增强的采样计算方法和分析理论来研究密相形成的动力学。尽管本质上的非平衡性质的相变，我们表明，动力学可以使用类似于平衡经典成核理论的方法来描述，由一个有效的自由能团簇形成与可识别的体积和表面条款。该理论捕获的位置的双结点，成核率作为过饱和度的函数，和集群的大小分布低于双结点，而在亚稳区的差异揭示了额外的物理活性晶体形成的早期阶段。这一理论的成功表明，可以直接从活性系统的微观动力学出发，得到一个类似于平衡态热力学的框架，并可以用来描述向非平衡稳态演化的动力学。
2016-08-17 cond-mat.soft
Soft repulsive mixtures under gravity: brazil-nut effect, depletion bubbles, boundary layering, nonequilibrium shaking
通过计算机模拟和理论研究了引力场中通过长程排斥力相互作用的二元混合粒子。排斥性更强的A粒子在它们周围产生了一个排斥性更弱的B粒子的耗尽区，让人联想到气泡。将阿基米德原理有效地应用于这个气泡，A粒子可以在B粒子的流体背景中被提起。这种“耗尽气泡”机制解释并预测了巴西坚果效应，即较重的A粒子漂浮在较轻的B粒子之上。它还意味着A颗粒朝向硬容器底壁的有效吸引力，这导致A颗粒的边界分层。此外，我们还研究了周期性反转的重力造成永久的相互渗透的混合物中的狭缝几何形状。在这种重力随时间变化的非平衡情况下，边界层仍然存在。我们的结果是基于计算机模拟和密度泛函理论的二维胶体排斥偶极子的二元混合物。预测的影响也发生在其他长程排斥相互作用和三个空间维度。因此，他们是可验证的沉降实验中的偶极或带电胶体混合物，以及在带电颗粒和尘埃等离子体。
2011-12-28 cond-mat.soft
Hyperuniform density fluctuations and diverging dynamic correlations in periodically driven colloidal suspensions
颗粒不可逆性的出现在周期性驱动的胶体悬浮液已被解释为导致从非平衡相变到吸收状态或从颗粒轨迹的混沌性质。使用一个简单的模型的驱动悬浮液，我们表明，非平衡相变是伴随着超均匀的静态密度波动附近的过渡，在那里我们也观察到强大的动态不均匀性，让人想起在玻璃材料中的动态。我们发现，单粒子动力学成为间歇性和强烈的非菲克，集体动力学成为空间相关的不同的长度尺度。我们的研究结果表明，这两个理论上的dupi可以实验区分使用粒子分辨测量标准的静态和动态观测。
2015-04-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Glassy dynamics of crystallite formation: The role of covalent bonds
我们使用广泛的分子动力学模拟研究了模型聚合物中具有竞争结晶和玻璃化转变的塌缩行为的非平衡特征。通过与没有共价键但具有相同的非键相互作用的“胶体”系统的比较，我们发现三个主要结果：（i）当温度T与结晶温度T_{cryst}成比例时，处于平衡微晶相的切球聚合物和胶体具有几乎相同的静态性质;（ii）低于T_{cryst}的非平衡弛豫的定性特征，通过局部结构性质的演变来测量（如接触的数量）向平衡微晶，是相同的聚合物和胶体;和（iii）在远离平衡和接近平衡的系统中，聚合物和胶体微晶中重排的显著定量差异，可以用链连接来理解。这些结果有重要的意义，了解缓慢的松弛过程中崩溃的聚合物，部分折叠，错误折叠，和内在无序的蛋白质。
2011-11-02 cond-mat.soft
Nonequilibrium critical Casimir interactions in binary fluids
浸入临界二元液体混合物中的胶体受到临界卡西米尔力（CCF）的影响，因为它们限制了其浓度波动并通过有效表面场影响后者。迄今为止，CCF仅在热力学平衡下进行了研究。然而，由于临界减速，颗粒周围的序参量很容易被胶体的任何运动或溶剂流动所扰动。这导致了国家合作框架中重大但基本上未探索的变化。本文研究了近临界流体混合物中单个胶体颗粒的拖曳力以及两个胶体在CCF作用下的相对运动。为了解释序参量场、溶剂速度场和粒子运动之间的动力学耦合，我们使用流体粒子动力学方法。这些研究将对CCF的理解从热平衡扩展到与当前实验相关的非平衡过程，并显示临界点附近出现的显著效应。
2013-06-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Surface Charge Relaxation Controls the Lifetime of Out-of-Equilibrium Colloidal Crystals
本文结合Poisson-Boltzmann元胞理论与Brownian dynamics模拟，揭示表面电荷调节和电荷重整化导致的密度依赖Yukawa相互作用可显著延长非平衡胶体晶体寿命，为实验中长寿命同号电荷晶体提供了解释。
2025-11-07 cond-mat.soft
Probing the Fluctuation-Dissipation Theorem in a Perrin-like Experiment
在这封信中，我们提出了一个新的实验方法来研究有效温度的概念，作为非平衡系统的波动耗散定理（FDT）的推广。重胶体的扩散系数和沉降速度的同时测量，嵌入在Laponite粘土悬浮液中，进行与荧光恢复为基础的设置。这种非微扰的双重测量，在一个单一的时间在一个单一的样品，允许直接应用的FDT的示踪剂速度观察。因此，它提供了一个明确的推导出有效的温度在这个老化的胶体凝胶。对于广泛的浓度和老化时间，我们报告没有违反FDT，有效温度与浴温一致。这一结果是一致的，最近的理论预测之间的耦合速度观测和非平衡凝胶动力学。
2017-12-05 cond-mat.soft
Electrically powered locomotion of dual-nature colloid-hedgehog and colloid-umbilic topological and elastic dipoles in liquid crystals
液晶中的胶体颗粒倾向于在周围各向异性主体介质内诱导分子排列的拓扑缺陷和扭曲，这导致弹性介导的相互作用对于各向同性流体主体内的对应物不可及。这样的粒子诱导的电晕的扰动的有序是高度响应于外部电场，即使当远离粒子的均匀对齐的主介质表现出没有响应于低于重新对齐阈值的字段。在这里，我们利用这些简单的电反应的非互惠性质来证明胶体运动。电场的振荡促使胶体包裹体周围偶极弹性畸变的电晕重复变形，其在适当设计的电驱动下使位移方向同步。我们观察到的胶体刺猬偶极子伴随着脐缺陷的倾斜方向性场（c-场），随着纹理的弹性变形，随着施加电压的变化而演变。在打开和关闭电压时，粒子周围的指向矢和c场畸变的时间非平衡演化在时间反转时不是不变的，这促使横向平移和相互作用与平衡条件下这些胶体可获得的显著不同。我们的研究结果可能会导致技术和基础科学的应用程序的胶体模型可重构的胶体系统和介观结构的材料与预先设计的时间演变的结构和组成。
2021-12-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Stimuli-responsive twist actuators made from soft elastic composite materials -- linking mesoscopic and macroscopic descriptions
最近，已经提出了由磁流变凝胶和弹性体构造扭转致动器。这些材料由嵌入软弹性聚合物环境中的可磁化胶体颗粒组成。扭转驱动是通过内部粒子排列的净手性实现的。在由均匀外部磁场磁化时，系统的特征在于围绕磁化方向的整体扭转变形。从一个离散的最小介观模型设置开始，我们朝着宏观表征。这两个尺度通过识别作为介观模型参数的函数的宏观系统参数的表达式来连接。通过这种方式，宏观系统的观察行为原则上可以映射到适当的介观图像，并说明性地从介观图像中理解。我们的结果同样适用于相应的软电流变凝胶和弹性体。
2021-05-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dynamic clustering of passive colloids in dense suspensions of motile bacteria
主动和被动粒子的混合物被预测表现出各种非平衡相。在这里，我们报告了一个动态的群集阶段的胶体和能动细菌的混合物。我们发现，胶体聚类的结果，由于持续的主动运动和键稳定，由于扭矩对齐主动颗粒速度切向被动颗粒表面之间的平衡键断裂。此外，动态聚类跨越了基于扩散性和运动诱导的相分离之间的广泛范围，包括典型的细菌运动参数。
2021-10-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Dynamics of Nonequilibrium Deposition
在这项工作中，我们调查选定的理论发展模型的扩展粒子的沉积，有和没有表面扩散，线性和平面基板上，感兴趣的胶体，聚合物，和某些生物系统。
1999-06-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
'Genesis': A takeover from field-responsive matter?
Cairns-Smith（2008）认为，前达尔文时代，生命的功能通过原始的“晶体基因”（信息传递，代谢反应的动力学控制）有一个更简单的基础。在另一个极端，在早期进化的酶中的簇与硫铁矿等硫化铁矿的结构相似性的指导下，Russell及其同事（1994）的热液丘情景展示了如何将植根于地球化学的非平衡力外推以了解生命系统的代谢功能。在这些各自的场景中，生命的信息与代谢方面可以通过Sawlowicz（2000）的基于框架的理论联系在一起，因为这些组件通常在胶体环境中形成。在这种背景下，我们考虑的后果，磁性岩石场的土墩的情况下，询问如果软物质组件是兼容的相干秩序。
2010-08-13 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.OT
Dynamic interfaces for contact-time control of colloidal interactions
了解胶体颗粒之间的多体相互作用的平衡有着深远的影响，如胶体自组装的动力学过程。然而，传统的胶体相互作用在胶体时间尺度上是有效的准静态的，并且不能被调制出平衡。动态调节胶体接触过程中相互作用的机制可以为自组装和材料设计提供新的途径。在这项工作中，我们开发了一个框架的基础上聚合物涂层的胶体和证明，在平面表面流动性和机械松弛的聚合物在胶体接触界面，使一个有效的，动态的相互作用。结合分析理论，模拟和光镊实验，我们展示了精确控制的动态对相互作用的范围内的皮牛顿力和秒的时间尺度。我们的模型可用于工程胶体通过接口调制和非平衡处理的胶体自组装动力学和热力学的精细控制。
2023-03-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Onset of slow dynamics in dense suspensions of active colloids
本研究利用自驱动 Janus 粒子稠密悬浮液发现活性系统具有类似玻璃态的慢动力学特征，且增加活性会加速系统弛豫并提高玻璃化转变密度。
2024-06-25 cond-mat.soft
Pattern formation in colloidal mixtures under external driving fields
通过计算机模拟和一个简单的理论，研究了外场对两种组分的二进制胶体混合物进行布朗动力学的影响。在我们的模型中，一半的粒子（$A$ -粒子）被外力${\vec F}^{(A)}$拉动，而另一半的粒子（$B$ -粒子）被外力${\vec F}^{(B)}$拉动。如果${\vec F}^{(A)}$和${\vec F}^{(B)}$是平行的，并且无场状态是混合流体，则先前的模拟（J. Dzubiella等人，Phys. Rev. E { \bf 65} 021402（2002））已经示出了非平衡斑图形成，其仅涉及$A$或$B$颗粒的通道，所述通道在外力的方向上彼此相对滑动。在本文中，我们将这种情况推广到非平行外力和无场晶体状态。对于非平行力，也观察到泳道形成，但相对于外力具有{ \it倾斜}的取向。如果无场状态是结晶的，则平行外力的连续增加产生新颖的{ \it再入冻结}行为：晶体首先通过外力机械地熔化，然后再结晶成相互滑动的分层结晶带。
2002-08-06 cond-mat.soft
Differently Shaped Hard Body Colloids in Confinement: From passive to active particles
本文综述了近年来各向异性硬胶体粒子的理论研究进展。考虑的形状范围从棒和哑铃到圆形立方体，多面体和双轴粒子与任意形状。我们的重点是静态和动态的密度泛函理论和计算机模拟。我们描述了最近的结果的结构，动力学和相行为的散装和各种限制的几何形状，例如建立由两个平行的墙壁，减少系统的维数为两个维度。我们还包括最近的理论建模的活性粒子，这是自主驱动的一些内在的电机，并强调其迷人的非平衡动力学和集体行为。
2013-10-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Steering Active-Colloid Assembly by Biasing Dissipation
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Rice University（莱斯大学）；Hefei National Research Center for Physical Sciences at the Microscale（合肥微尺度物质科学国家研究中心）
本文提出耗散偏置原理，通过调节局部重构频率和强度控制胶体自组装方向，实现目标构型的有序形成和多路径定向选择。
2026-01-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fluctuation-response relation for a nonequilibrium system with resolved Markovian embedding
Raymond & Beverly Sackler School of Chemistry, Tel Aviv University（特拉维夫大学雷蒙德和贝弗利·萨克勒化学学院）；University of Strasbourg and CNRS, CESQ and ISIS, UMR 7006（斯特拉斯堡大学和法国国家科学研究中心，CESQ和ISIS，UMR 7006）；Raymond & Beverly Sackler School of Physics and Astronomy, Tel Aviv University（特拉维夫大学雷蒙德和贝弗利·萨克勒物理与天文学学院）；Institut für Physik, Humboldt Universiät zu Berlin（柏林洪堡大学物理研究所）
该研究通过实验验证了在非马尔可夫动力学中，通过解析马尔可夫嵌入可恢复涨落-响应关系，并展示了稳态相关性在确定响应中的作用。
2026-01-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Microscopic Basis for Recovery Rheology and the Nonequilibrium Structure,Yielding, and Flow of Dense Particle Suspensions
University of Illinois（伊利诺伊大学）
本文基于非平衡微流变框架，构建了恢复流变学的统计力学基础，揭示了恢复应变与微观结构、弛豫及弹性之间的关系，并通过实验验证了宏观与微观性质的关联。
2026-03-31 cond-mat.soft
Nonequilibrium glass transitions in driven and active matter
在致密流体、聚合物或胶体中广泛研究的玻璃化转变对应于控制参数（例如温度或压力）适度变化后平衡传输系数的急剧演变。在许多远离平衡态演化的系统中也发现了类似的现象，如驱动颗粒介质、活性物质和生命物质。虽然许多理论竞相描述在热平衡下的玻璃化转变，但在远离平衡的情况下却知之甚少。在这里，我们解决了一个特定的，但有代表性的，一类玻璃模型中存在的非热驱动力和能量耗散的动态，并表明，动态逮捕可以发生在这些非平衡条件。虽然过渡的位置取决于具体的驱动机制，玻璃态动力学的重要特征是不敏感的细节，这表明一个“有效的”热动力学一般出现在长时间尺度的非平衡系统接近动态逮捕。
2013-02-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium relaxation of a trapped particle in a near-critical Gaussian field
研究了与热涨落标量场线性耦合的探针粒子在谐振势作用下的非平衡弛豫动力学，为光阱胶体在接近其体临界点的流体中的运动提供了一个卡通形象.粒子的平均位置最初从机械平衡的位置位移显示功能长时间的代数尾场的临界点接近，其中的普适指数是确定在任意的空间维度。正如预期的那样，这种行为不能被绝热的方法，假设快速场弛豫捕获。定性的分析，微扰方法的预测证实了数值模拟。
2022-05-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Collective dynamics and elasto-chemical cluster waves in communicating colloids with explicit size response
本文通过布朗粒子模拟研究通信如何调控活性水凝胶胶体液体的时空结构与相行为，发现信号强度可广泛调节非平衡活性相，并揭示了弹性化学簇波等普适性规律。
2024-08-21 cond-mat.soft physics.chem-ph
Nonequilibrium dynamics and magnetoviscosity of moderately concentrated magnetic liquids: A dynamic mean--field study
提出了一种考虑磁偶极-偶极相互作用的平均场Fokker-Planck方程方法，用于研究在磁场和速度梯度作用下的磁流体动力学.该模型允许研究的磁场和偶极相互作用的磁性流体的粘度的综合效果。结果发现，偶极相互作用导致额外的非牛顿贡献的应力张量，修改的非相互作用系统的行为。本模型的预测与实验结果，如存在的正应力差，增强和不同的各向异性的磁粘效应和流体动力体积分数的粘度的依赖性定性一致。的磁粘度的浓度依赖性的定量比较显示出良好的协议与实验结果为低浓度。
2003-06-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Experimental Observation of Flow Fields Around Active Janus Spheres
采用粒子跟踪测速技术研究了催化活性胶体在自由游动状态和受外力作用保持静止状态下的流体动力学流场。我们的测量结果提供了有关在附近的胶体表面的流体速度的信息，并确认了最近提出的推进机制。除了提供一个统一的理解的非平衡界面输运过程的利害关系，我们的研究结果开辟了一条道路，彻底描述这种活性粒子之间的流体动力学相互作用，并了解他们的集体动力学。
2019-06-11 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Perspective: Nonequilibrium glassy dynamics in dense systems of active particles
尽管被指定为活性物质的材料的多样性，但当拥挤和活性竞争时，几乎所有的活性系统都经历一种形式的动态停滞，这让人想起在经历玻璃化转变的胶体和分子流体中观察到的动态停滞。我们提出了一个简短的观点，最近和正在进行的努力，以了解活动如何竞争与其他物理相互作用在密集的系统。我们首先回顾了最近的实验工作，发现了经典的签名的玻璃动力学和有趣的新现象，在大密度的活性材料。我们引入了一个极小模型的自推进粒子之间的竞争粒子间的相互作用，拥挤，和自推进可以非常详细地研究。我们讨论更复杂的模型，包括一些额外的，材料特定的成分。最后，我们对致密活性材料的一些一般观点，建议未来的研究方向，特别是理论工作。
2019-02-22 cond-mat.other cond-mat.soft
Active noise-induced dynamic clustering of passive colloids
针对活性流体驱动软材料形成可控结构的挑战，本文提出基于时空相关噪声场模拟粒子运动的计算方法，通过调控活性流体相关参数实现二维和三维排斥性胶体的动态自组织，为功能组装体设计提供支撑。
2025-02-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Recent Theoretical Results for Nonequilibrium Deposition of Submicron Particles
选定的理论发展，在建模的亚微米尺寸（亚微米）颗粒在固体表面上的沉积，有和没有表面扩散，感兴趣的胶体，聚合物，和某些生物系统，调查。我们审查涉及扩展对象的沉积过程，与干扰和它的相互作用，在表面扩散产生有趣的动力学方法的大时间状态。平均场和低密度近似方案可以在许多情况下用于短时间和中间时间，在足够大的维度，以及大于几个晶格单元的颗粒尺寸。随机顺序吸附模型适用于较高的颗粒密度（较大的时间）。增加扩散允许形成更致密的沉积物，并导致幂律大时间行为，其中，在一维（线性基板，如DNA），与扩散限制反应，而在两个维度（平面基板），与域壁和缺陷网络的演变，让人想起平衡有序过程。
2000-03-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Heat Dissipation Rate in a Nonequilibrium Viscoelastic Medium
像细胞皮层和组织这样的活的非牛顿物质在多个空间和时间尺度上被驱离平衡。嵌入这种介质中的粒子的随机动力学是非马尔可夫的，由广义朗之万方程给出。由于动力学的非马尔可夫性质，热耗散和熵产生率不能使用马尔可夫过程的标准方法计算。在这项工作中，计算散热，我们使用一个有效的马尔可夫描述的非马尔可夫动力学，其中包括度的自由介质。具体来说，我们计算的熵产生和热耗散率的非牛顿介质中的一个球形胶体的流变学是由一个Maxwell粘弹性元件并联的粘性流体元件，连接到不同的温度浴。这个问题是非平衡的原因有两个：由于不同的有效温度的浴介质是非平衡的，和粒子被驱动的外部随机力的平衡。当介质处于非平衡状态时，粒子的有效非马尔可夫动力学可能导致热耗散和熵产生率为负值。当考虑介质的自由度时，正性被恢复。当介质处于平衡状态，且唯一的非平衡分量是外部驱动时，从粒子的有效描述中获得正确的耗散。
2020-02-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Microscopic Activated Dynamics Theory of the Shear Rheology and Stress Overshoot in Ultra-Dense Glass-Forming Fluids and Colloidal Suspensions
我们制定了一个微观的，力的水平，激活动力学为基础的连续启动非线性剪切流变学的超致密玻璃形成硬球流体和胶体悬浮液的ECNLE方法的上下文中的物理力学理论。激活结构松弛被描述为一个耦合的本地-非本地事件，涉及笼和较长范围的集体弹性控制的特征应力松弛时间。理论预测的变形引起的迁移率增强，松弛加速在低值的应力，应变，或剪切速率，稳态结构松弛时间和粘度的表观幂律变薄，在剪切变薄制度的非零激活势垒，稳态剪切应力的速率依赖性的表观Herschel-Bulkley形式，动态屈服或流动应力的不同测量值与填充分数的指数增长，以及变形下的降低的脆性和动态不均匀性先前显示与实验良好一致。这里讨论的中心新问题是瞬态响应的定义特征-应力过冲。与稳态流态相反，理解瞬态响应需要明确处理结构、弹性模量和应力松弛时间的耦合非平衡演化。我们制定了一个新的定量模型，这方面的物理动机和计算易处理的方式。应力过冲的理论预测被证明是在良好的协议与实验观察的亚稳超致密制度的硬球胶体悬浮液作为剪切速率和包装分数的函数，并占变形辅助激活运动是至关重要的瞬态和稳态响应。
2022-08-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Depinning and nonequilibrium dynamic phases of particle assemblies driven over random and ordered substrates: a review
我们回顾了在随机或周期性衬底上驱动的集体相互作用粒子系统的脱钉和非平衡相。这种类型的系统与II型超导体中的涡旋、滑动电荷密度波、电子晶体、胶体、条纹和图案形成系统以及skyrmions有关，并且还可能与干扰、玻璃行为和活性物质有关。这些系统是理想的探索表征瞬态和稳态非平衡流相以及不同的动态相之间的非平衡相变，类似于不同的平衡态之间的相变更广泛的问题。我们讨论了弹性和塑性脱钉随机基板和不同类型的非平衡相，产生的速度-力曲线，波动谱，标度关系，和本地或全球的粒子排序的功能。我们描述了这些量如何根据尺寸，各向异性，无序强度和滞后的存在而变化。在移动相，我们讨论从液态到动态有序的移动晶体，近晶，或nanostates状态的过渡。具有周期或准周期衬底的系统在混沌相和相干相之间的运动状态中可以具有多个非平衡转变，并且可以表现出滞后。我们还讨论了竞争排斥和吸引力的相互作用，经过动态过渡到条纹和其他复杂的形态时，驱动随机基板的系统。在整个这项工作中，我们强调开放的问题和未来的方向，如吸收相变，非平衡工作关系，惯性，非耗散动力学的作用，如马格努斯效应，以及如何将这些结果可以扩展到更广泛的问题，在晶体，非晶态固体的塑性，和干扰现象。
2016-02-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Dynamic Phases of Active Matter Systems with Quenched Disorder
在由淬火无序驱动的系统中，滑动态内的脱钉和非平衡跃迁出现在很宽的尺度范围内，从纳米尺度的原子摩擦、中尺度的II型超导体中的通量运动、微尺度的无序介质中的胶体运动以及地质长度尺度的板块构造。在这里，我们表明，活性物质或自推进粒子与淬火无序下的外部驱动器的相互作用代表了一类新的系统，也可以表现出钉扎脱钉现象，塑性流动相，和非平衡滑动过渡，与不同的形态和速度-力曲线签名。当与衬底的相互作用很强时，形成均匀的钉扎液相，其塑性地脱钉成均匀的无序相，然后动态地首先转变成与钉扎液体共存的移动条纹，然后在较高驱动下转变成移动相分离状态。我们数值映射所得到的动力学相图作为外部驱动器，基板相互作用强度和自推进相关长度的函数。这些阶段可以观察到活性物质通过随机无序移动。我们的研究结果表明，内在非平衡系统可以表现出额外的非平衡转变时，受到外部驱动。
2016-10-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
