Emergence Of Directional Rotation In Optothermally Activated Colloidal System
实验证明光热活性-被动胶体结构在光学约束下可产生定向旋转，其手性和角速度由胶体相对位置、光强及胶体尺寸调控，无需利用光角动量，为布朗引擎及生物旋转动力学研究提供启示。
2023-09-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.AO
Directional freezing of binary colloidal suspensions: A model for size fractionation of graphene oxide
基于氧化石墨烯（GO）的材料的性能强烈地取决于GO纳米片的横向尺寸和尺寸分布。采用各种方法来制备具有窄尺寸分布的GO纳米片。最近提出了一种有前景的方法，即在冻结前沿的受控生长速率下定向冻结GO水分散体。建立了一个考虑移动冻结边界和胶体颗粒优先吸附于冰相的二元胶体悬浮液理论模型。我们数值求解了耦合扩散方程，并给出了尺寸分馏的状态图。根据胶体的大小，可以通过适当选择实验参数，如吸附速率和冷冻速度来实现胶体的选择性捕集。
2018-11-27 cond-mat.soft
Using patchy particles to prevent local rearrangements in models of non-equilibrium colloidal gels
基于各向同性粒子间吸引力的简单模型通常无法捕获通过亚稳分解和随后的逮捕形成的胶体凝胶的实验观察到的结构：所得的凝胶通常比它们的实验对应物更致密，分支更少。在这里，我们模拟凝胶形成的软颗粒与定向吸引力（“斑片状颗粒”），旨在抑制横向颗粒重排后聚集。我们直接比较模拟的结构与实验胶体凝胶使用软有吸引力的微凝胶颗粒，通过采用“prononization”的方法，从实验或模拟重建的3维骨干。我们表明，包括方向的吸引力与足够的价导致强烈的分支结构相比，各向同性模型。此外，结合各向同性和定向吸引力提供了对聚集动力学和凝胶结构的额外控制。我们的研究结果表明，横向颗粒重排的抑制强烈影响的凝胶拓扑结构，是一个重要的影响，考虑在胶体凝胶的计算模型。
2021-08-26 cond-mat.soft
Directional depletion interactions in shaped particles
胶体悬浮液和聚合物-胶体体系中的熵力是一个长期而持续的研究课题。实验表明如何熵力可以用来控制胶体粒子的自组装。在过去的二十年中，胶体合成的重大进展使得能够制备具有良好控制的尺寸、形状和组成的高质量纳米颗粒，这表明这种颗粒可以用作“人造原子”来构建新材料。为了阐明粒子形状对熵相互作用大小的影响，我们分析了两个切割球的熵相互作用。我们发现，溶剂诱导一个强大的定向耗尽吸引力之间的平面切割球。这种效应突出了利用粒子的形状来控制相互作用的方向性和强度的可能性。
2014-10-16 cond-mat.soft
Microscopic Theory of Entropic Bonding for Colloidal Crystal Prediction
熵本身可以将硬粒子自组装成非常复杂的胶体晶体，其结构与原子和分子晶体相同，但具有更大的晶格间距。虽然基于粒子的分子模拟是通过探索相空间来预测自组装的有力工具，但还不可能像基于电子价的原子晶体那样从粒子形状先验地预测胶体晶体结构。在这里，我们提出这样一个第一原理理论。通过在统计力学的框架内直接计算和最小化排除体积，我们描述了在用于描述化学键的熟悉术语中出现的硬形状之间的定向力。我们的理论预测的四个家庭的硬多面体相匹配，在每一个实例中，以前的模拟结果的philically首选结构。熵胶体晶体结构预测的第一性原理方法的成功，进一步从根本上理解熵驱动的结晶和概念图片键合的问题。
2021-07-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Micro-mechanical insights into the stress transmission in strongly aggregating colloidal gel
本研究通过数值模拟揭示了强聚集胶体凝胶中应力传递的微观机制，发现压缩与拉伸法向力渗流网络及其普适分布，并提出与内部状态参数关联的本构关系，模型预测与模拟高度一致。
2022-11-18 cond-mat.soft
Directional drying of a colloidal dispersion: quantitative description with water potential measurements using water clusters in a poly(dimethylsiloxane) microfluidic chip
本研究开发了PDMS微流控芯片，利用亲水性填料形成的水簇测量水势分布，结合传输模型揭示了多孔固体生长时蒸发速率减缓源于空气/水纳米弯月面在临界毛细管压力下的侵入。
2024-01-10 cond-mat.soft
Self-assembly of Microcapsules via Colloidal Bond Hybridization and Anisotropy
具有定向相互作用的粒子是新功能材料的有前途的构建块，并且可以作为生物结构的模型。例如，由于柔性表面基团而可变形的相互吸引的纳米颗粒可以自发地将自身排列成串、片和大囊泡。此外，各向异性胶体与吸引补丁可以自组装成开放的晶格和胶体等价物的分子和胶束。然而，模型系统，结合相互吸引，各向异性和变形性-据我们所知-没有实现。在这里，我们合成的胶体颗粒，结合这三个特点，并获得自组装微胶囊。我们建议，相互吸引和变形诱导通过胶体键杂化定向相互作用。我们的粒子包含相互吸引和排斥的表面基团，它们是柔性的。类似于最简单的化学键，其中两个各向同性轨道杂交到H2的分子轨道中，这些柔性基团在结合时重新分布。通过胶体键杂交，各向同性球体自组装成平面单层，而各向异性雪人状颗粒自组装成中空单层微胶囊。因此，构建模块的适度变化导致自组装结构的复杂性的显著飞跃。换句话说，这些相对简单的构建块自组装成比各向同性或不可变形的类似颗粒更复杂的结构。
2016-07-18 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
Boundary mobility controls glassiness of confined colloidal liquids
我们使用封装在乳液液滴的胶体悬浮液来模拟具有可调边界流动性的受限玻璃形成液体。我们表明，在这些理想化的系统中的动力学是由与边界的物理相互作用。在动力学中，存在更多的移动边界，而对于较少的移动边界梯度几乎完全抑制。系统中的运动不是各向同性的，但相对于边界具有很强的方向依赖性。这些发现使人们对传统的物理量能否充分描述受限玻璃产生了疑问。
2014-05-06 cond-mat.soft
Transfer of multi-DNA patches by colloidal stamping
片状颗粒由于其发展定向和选择性相互作用的能力而受到极大的关注，并作为创新胶体分子和晶体结构自组装的构建单元。虽然合成具有多个不同补丁的粒子仍然具有很大的挑战性，并且缺乏有效的方法，但这些构建模块将为更广泛的具有固有特性的有序材料开辟道路。在这里，我们描述了一种新的方法来图案功能的DNA补丁在颗粒的表面，通过使用胶体邮票。由于选择性链置换反应，DNA油墨仅在目标颗粒和印模之间的接触区域处转移。所产生的DNA斑块颗粒是理想的候选者，可以作为先进的精密/设计师构建模块来自组装下一代胶体材料。
2023-01-13 cond-mat.soft
Chaining of hard disks in nematic needles: particle-based simulation of colloidal interactions in liquid crystals
悬浮在液晶中的胶体颗粒可以表现出各种有效的各向异性相互作用，这些相互作用可以在自组装过程中进行调节和利用。我们模拟了一个二维系统的硬盘悬浮在一个解决方案的密集硬针作为一个模型系统的胶体悬浮在一个透明的溶致液晶。新的事件链蒙特卡罗技术使我们能够直接测量胶体相互作用的微观模拟与明确的液晶颗粒在致密的液晶相。我们发现一个方向性的短程吸引磁盘沿董事，这触发链接平行的董事和似乎矛盾的标准液晶场理论的四极吸引力与一个首选的${45^{\circ}}$角度的结果。我们的结果可以用一种短程密度依赖的耗尽相互作用来解释，这种相互作用到目前为止一直被忽略。耗尽相互作用的方向性和强度是由硬棒的弱平面锚定引起的。如果圆盘靠近，耗尽吸引力强有力地超过四极弹性吸引力。许多盘的自组装通过中间链进行，这表明在溶致液晶中，胶体耗尽相互作用在结构形成过程中起着重要作用。
2020-06-18 cond-mat.soft physics.comp-ph
Mode-locking in a colloidal ring driven by power-modulated optical tweezers
Southern University of Science and Technology（南方科技大学）；National Central University（中央大学）；National Center for Theoretical Sciences（国家理论科学中心）
通过功率调制光镊在合成频率空间中实现胶体环的定向锁定，产生离散的速度平台和超晶格结构，为控制粒子簇输运提供新策略。
2026-06-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Colloidal phoresis in two-dimensional odd fluids
Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Wenzhou University（温州大学）
研究揭示在奇流体中，胶体粒子可沿或逆热力学梯度迁移，实现垂直于梯度的奇电渗现象，通过mesoscale模拟验证了奇扩散电渗和奇热电渗的物理机制。
2026-09-01 cond-mat.soft
Generic model for tunable colloidal aggregation in multidirectional fields
基于二维布朗动力学的计算机模拟，我们研究了多个外场诱导的具有定向相互作用的胶体粒子的聚集情形。为此，我们提出了一个模型，它允许连续变化的粒子相互作用，从点偶极像补丁一样（四个补丁）。我们发现，作为这种变化的结果，在低密度和温度下发生的非平衡聚集从传统的扩散限制簇聚集（DLCA）转变为涉及旋转键的光滑DLCA;这是伴随着明显的变化的基础晶格结构的聚集体从正方形到六边形有序。随着温度的升高，我们发现了一种向流体相的转变，这与简单的平均场密度泛函理论的结果一致。
2015-05-07 cond-mat.soft
An active approach to colloidal self-assembly
在这篇综述中，我们讨论了自推进胶体颗粒的自组装的最新进展，并强调了一些最令人兴奋的结果，在这一领域的干活性物质的具体重点。我们通过胶体构建块的复杂性的镜头来探索这种现象。我们首先考虑各向同性球形粒子的行为。然后，我们讨论的情况下，两亲性和偶极Janus粒子。最后，我们展示了如何的胶体的几何形状和/或它们的相互作用的方向性可以用来控制组装的活性聚集体的物理性质，并建议可能的策略，如何利用活动作为一个可调的驱动力自组装。活性胶体的独特性质为下一代功能性环境传感微结构的设计提供了希望，这些微结构能够以自主和有针对性的方式执行特定任务。
2021-02-23 cond-mat.soft
The configurational space of colloidal patchy polymers with heterogeneous sequences
在这项工作中，我们表征的配置空间的一个短链的胶体粒子的功能范围内的定向和异质各向同性的相互作用。形成链的单个颗粒是用斑块装饰的胶体，斑块充当它们之间的相互作用位点。我们表明，使用计算机模拟，它是可能的采样的相对概率发生的结构与序列的空间中的所有可能实现的链。这里提出的结果代表了第一次尝试映射的空间可能的配置，一个链的胶体颗粒可能采用。这样一个空间的知识是至关重要的胶体链作为可设计的自组装系统的模型的可能应用。
2012-06-22 cond-mat.soft physics.bio-ph
Two-step percolation in aggregating systems
通过实验和Monte Carlo（MC）模拟研究了聚集体系中的两步逾渗行为。在实验研究中，电导率，$σ$，胶体悬浮液的多壁碳纳米管（CNT）在癸烷进行了测量。将悬浮液在平面过滤-压缩电导池中进行机械脱液。在脱液期间，测量电极之间的距离连续减小，CNT体积分数$φ$连续增加（从$10^{-3}$到$\approx 0.3$ % v/v）。在$φ_{1}\lesssim 10^{-3}$和$φ_{2}\approx 10^{-2}$处的两个逾渗阈值可以分别反映松散的CNT聚集体的相互渗透和穿过致密的导电聚集体的逾渗。的MC计算模型占导电粒子或其聚集体的核壳结构，粒子的聚集，溶剂化壳的形成，和细长的几何形状的电导池的倾向。MC的研究揭示了两个平滑的渗滤过渡$σ(φ)$的依赖性，对应于通过壳和核的渗滤，分别。数据表明，颗粒聚集对电导池中沿不同方向测量的电导率$σ(φ)$的各向异性有显著影响。
2017-03-30 cond-mat.soft
Mobile obstacles accelerates and inhibits the bundle formation in two-patch colloidal particle
蛋白质聚集成束是许多神经退行性疾病的原因。在这项工作中，我们展示了两个补丁胶体粒子自组装成链和突然过渡到束发生通过调整补丁的大小和溶剂条件。我们研究了链，束和网络状结构的形成动力学使用补丁布朗集团动力学。我们还分析了抑制和加速这些束形成的方法。我们表明，在存在惰性的固定障碍物，动力学的形成束减慢。然而，在移动的聚集粒子的存在下，表现出粒子间的吸引力和粒子内的排斥力，束形成的动力学略有加速。我们还表明，如果我们引入移动障碍物，表现出颗粒内的吸引力和颗粒间的硬球排斥，形成束的动力学被抑制。这类似于肽P4对胰岛素纤维形成的抑制作用。我们提供了一个模型的移动障碍物进行定向相互作用，以抑制形成的束。
2019-05-22 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Using Depletion to Control Colloidal Crystal Assemblies of Hard Cuboctahedra
耗尽相互作用源于熵力，并且它们通过自组装诱导胶体颗粒聚集甚至有序化的能力已经很好地建立，特别是对于球形胶体。我们改变的大小和浓度的可穿透硬球expletants在一个系统的cuboctahedra，我们展示了如何耗尽改变的胶体的优先面排列，从而选择不同的晶体结构。此外，我们用微扰自由能计算解释了立方八面体的相行为。我们发现，cuboctahedra可以形成一个稳定的简单的立方相，而且，值得注意的是，这一阶段的稳定性只能合理化，通过考虑胶体和耗尽熵的影响。我们证实了我们的结果，通过分析如何expletant浓度和大小的影响紧急定向熵力，从而有效的颗粒形状。我们建议使用的depletants作为一种手段，很容易改变自组装各向异性胶体的有效形状。
2016-03-12 cond-mat.soft
Optothermal Revolution: Colloids in an Optical Ring Trap
本研究实验发现环形光学照明下胶体二聚体和三聚体在光热相互作用下产生定向旋转，揭示了通过光场强度调控其动力学的机制，为理解生物群体协调运动提供了模型。
2024-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.optics
Orientationally Glassy Crystals of Janus Spheres
胶体Janus球在水中（一个半球吸引，另一个半球排斥）组装成二维六方晶体，其取向顺序由各向异性相互作用控制。我们利用解耦的平移和旋转顺序来量化的取向动力学。通过成像实验和蒙特卡罗模拟，我们证明了在个别Janus球的方向的相关性表现出玻璃样的动态，可以通过离子强度控制。因此，这些胶体构建块提供了一个特别合适的模型玻璃系统，用于阐明由定向相互作用产生的非平凡动力学，而不是通过考虑平移顺序来捕获。
2014-06-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Optimal self-assembly pathways towards colloidal lattices with tunable flexibility
本研究使用配备柔性 DNA 键的二进制胶体模型，结合实验与模拟，探索了通过自组装生成具有可调柔性正方晶格的最优路径，揭示了可重构性在材料科学中的关键作用。
2024-06-27 cond-mat.soft
Glass-like slow dynamics in a colloidal solid with multiple ground states
利用分子动力学模拟研究了二维模型胶体固体的相序动力学。胶体粒子相互作用的Hamaker潜在修改的赤道“补丁”的吸引力和负区域的存在。因此，两个这样的胶体之间的总相互作用势是强方向性的，并且具有三重对称性。在正则系综中工作，我们确定了密度-温度平面中的暂定相图，该平面具有三种不同的结晶基态，即，低密度蜂窝状固体，随后是密度较高的矩形固体，随着密度的进一步增加，其最终转变为紧密堆积的三角形结构。我们表明，当从液相沿等轴线迅速冷却时，系统经历了一个过渡到“强玻璃”，而缓慢冷却产生结晶相。我们声称，几何挫折所产生的许多晶体基态的存在下，导致玻璃秩序和动力学在这个固体。我们的结果可以很容易地证实适当的实验斑片状胶体。
2014-12-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Guiding the self-assembly of colloidal diamond
该研究通过分子动力学模拟揭示，在四面体构建块体系中精确调控耗尽相互作用的强度与范围，可在狭窄条件窗口内实现立方胶体金刚石的自组装，为制备高性能光子晶体提供了可行路径。
2022-07-18 cond-mat.soft
Controlling Chirality of Entropic Crystals
利用熵最大化方法预测并得到了可与原子和分子晶体相媲美的胶体晶体结构。然而，到目前为止，同手性胶体晶体，这是光子超材料的候选人，是缺席的。使用蒙特卡罗模拟，我们表明，手性多面体表现出弱的方向熵力自组装的非手性晶体或手性晶体的控制有限的晶体手性。具有较强刻面的结构单元表现出更高的选择性，并组装具有由颗粒手性唯一确定的手性的手性晶体。通过颗粒变圆或使用耗尽剂来调整定向熵力的强度允许在非手性和纯手性晶体之间重新配置。我们通过从粒子几何形状以及平均力和扭矩图的势来量化每个粒子的手征强度来合理化我们的发现。
2015-07-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.comp-ph
Nonequilibrium Probability Currents in Optically-Driven Colloidal Suspensions
本文通过实验、理论与模拟结合，研究光驱动胶体悬浮液中仅驱动单个粒子时概率流的产生机制，揭示流体动力学相互作用导致概率流在非驱动粒子间出现，为理解生物系统中非热涨落提供新视角。
2024-07-15 cond-mat.soft physics.bio-ph
Designing colloidal ground state patterns using short-range isotropic interactions
DNA包覆的胶体是一种流行的模型系统，通过可调的相互作用进行自组装。粒子之间的DNA编码连接理论上允许非常高的特异性，但通常没有方向性或长程相互作用。我们介绍了一个二维晶格模型的许多不同类型的颗粒与短程各向同性的相互作用，是成对特定的。对于这类模型，我们解决的基本问题，是否有可能可靠地设计的相互作用，使基态是唯一的，并对应于一个给定的晶体结构。首先，我们确定粒子之间的相互作用范围的下限，这取决于所需图案和底层晶格的复杂性。然后，我们引入一个“配方”，用于确定成对的相互作用，完全满足这个最低标准，我们表明，它是足够的，以唯一地确定基态的一大类晶体结构。最后，我们用蒙特卡罗模拟验证了这些结果。
2009-12-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Particle-scale structure in frozen colloidal suspensions from small angle x-ray scattering
在胶体悬浮液中的溶剂的定向凝固过程中，胶体颗粒与生长的固体分离，形成高颗粒密度区域，其具有从颗粒尺度堆积到这些区域之间的大尺度间距的长度尺度层次结构。以前的工作主要集中在中到大型规模的结构，因为它是最容易和被认为是更技术相关。然而，在颗粒尺度上的胶体的包装是一个重要的组成部分，不仅在理论上描述的偏析过程，但也为新的应用程序的冷冻铸造材料的效用。在这里，我们提出的实验中，我们研究了这种结构在很宽的范围内的长度尺度使用的小角度X射线散射和直接光学成像的组合的结果。正如预期的那样，在冷冻过程中，颗粒集中在冰枝晶之间的区域，形成了高颗粒密度区域和低颗粒密度区域的微观图案。X射线散射表明，高密度区域中的颗粒是如此紧密地堆积在一起。然而，颗粒的排列不符合预测的标准颗粒间对电位，这表明由冷冻诱导的颗粒堆积不同于平衡致密化过程中形成的颗粒堆积。
2011-02-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Assembly of particle strings via isotropic potentials
在没有定向粒子间键合相互作用或外部扰动的情况下，将球形胶体颗粒组装成扩展结构，包括线性串，可以促进新功能材料的设计。在这里，我们使用逆向设计的方法来发现各向同性的对电位，促进形成的单链，多分散串的胶体“colloidomers”，以及特定尺寸的，紧凑的胶体簇。基于设计的潜力，一个简单的模型对相互作用与短程吸引和长程排斥提出了稳定的各种不同的粒子形态，包括（i）分散的单体流体，（ii）遍历短粒子链以及多孔网络的串，（iii）紧凑的集群，（iv）厚的圆柱形结构，包括三螺旋Bernal螺旋。
2019-01-15 cond-mat.soft
Tuning residual stress, directional memory and aging in soft glassy materials
针对软粒子胶体玻璃，通过周期性应力控制振荡训练在屈服点成功退火残余应力与方向性记忆，揭示了应力分布矩的物理意义，并验证了该方法在触变二氧化硅凝胶等无序材料中的通用性。
2024-02-13 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
Depletion-induced crystallization of anisotropic triblock colloids
本研究利用由两种不同材料组成的各向异性三嵌段胶体粒子，通过分子动力学模拟和降维分析，绘制了其在准二维装置中的自组装状态图，发现多种晶体结构并确定了增强结晶的最佳参数，同时探索了以晶体单层为模板沉积复杂三维结构的潜力。
2023-11-24 cond-mat.soft
A spherical model with directional interactions: I. Static properties
我们介绍了一个简单的球形模型，其结构特性与定向相互作用的模型所产生的相似，通过采用大小硬球的二元混合物，仅在不同大小的粒子之间起作用的方阱吸引作用。小颗粒提供了大颗粒之间的结合。通过适当选择相互作用参数以及两种物质的相对浓度，可以控制有效价态。在这里，我们专注于一个特定的选择有利于四面体有序的参数，并研究在一个大的窗口的密度和温度的系统的平衡静态性能。在降低温度时，我们观察到局部有序性的逐渐增加，伴随着四配位键网络的形成。观察到三个不同的密度区域：在低密度下，系统相分离成气相和液相;在中间密度下，完全结合的颗粒的网络发展;在高密度下-由于排除体积和吸引力相互作用之间的竞争-系统形成有缺陷的网络。之前在分子液体（如水）的非球形模型的数值研究中，以及在斑块状胶体颗粒的模型中，也观察到了同样的行为。从这些模型中，球势的理论处理，例如积分方程和理想模式耦合理论的玻璃化转变，可以应用在目前的情况下，开辟了更深入地了解低价分子和粒子的热力学和动力学行为的方式。
2007-08-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Structural Transitions and Dynamical Regimes for Directional Locking of Particles Driven over Periodic Substrates
我们数值研究集体有序和无序的影响，在第二类超导体相互作用的正方形和三角形基板阵列下的直流驱动器，是缓慢旋转相对于固定的基板。当粒子运动锁定在基底的对称方向上时，会发生一系列的方向锁定转变，从而在速度-力曲线上产生一系列的台阶。锁定过渡与三角形，正方形，近晶，或无序的颗粒排列之间的结构过渡相一致，这可以使用结构因子来识别。我们发现，锁定步骤的宽度通过局部极小值和极大值作为一个函数的比例的粒子的数量基板极小值的数量。不像一个静态系统，匹配效应发生在简单的整数倍比，我们的系统表现出动态倍比效应，其中一个整数数量的粒子链之间的一维线的基板极小值流动。当系统进入和退出锁定步骤时，在运动粒子组装体的结构中发生有序-无序转变。我们确定了两个不同的对称锁定制度作为基板强度的函数，产生不同的锁定步骤的特点。对于弱衬底，所有的粒子都在运动中，并且一部分粒子流过衬底最小值，从而导致在某些驱动角处的结构转变。对于坚固的基底，一些颗粒被永久地钉扎，而其余的颗粒围绕它们流动。在这两个制度的基板强度之间的交叉，锁定步骤被破坏，由于混沌塑性流动的发病产生显着的变化，在运输特性。在正方形和三角形基板阵列上驱动的胶体颗粒也会出现类似的效果。
2011-03-15 cond-mat.soft cond-mat.supr-con
Designing patchy interactions to self-assemble arbitrary structures
纳米技术的基本目标之一是利用分子之间的选择性和定向相互作用来设计自组装成所需结构的粒子，从衣壳到纳米簇，再到具有目标特性（例如光学，机械等）的完全形成的晶体。在这里，我们提供了一个通用的框架，将自组装胶体晶体的反问题转化为一个布尔可满足性问题，可以找到解决方案的数值。给定一个参考结构和所需数量的组件，我们的方法产生的目标结构是一个能量最小的设计，也允许排除对应于竞争结构的解决方案。我们证明了我们的方法的有效性，通过设计模型粒子，自发成核里程碑结构，如立方金刚石，烧绿石和笼形晶格。
2020-09-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
CO$_2$-driven diffusiophoresis for removal of bacteria
我们研究CO $_2$驱动的扩散电泳的胶体颗粒和细菌细胞在一个Hele-Shaw几何。结合实验和一个模型，我们了解的特征长度和时间尺度的CO $_2$驱动的扩散电泳系统的尺寸和CO $_2$扩散。野生型霍乱弧菌和缺乏鞭毛的突变体以及S.金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌在溶解的CO $_2$源附近的扩散电泳表明，实现细菌的扩散电泳与细胞形状和革兰氏染色无关。长时间的实验表明，细菌扩散电泳可能应用于清洁系统或抗生物污染表面。
2020-09-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Macromolecular crowding in chiral assembly of ellipsoidal nanoparticles
本研究通过分子动力学模拟椭球粒子自组装，引入基于拥挤因子理论的特征参数，揭示了高拥挤条件下初始团簇诱发手性扭转并形成胆甾相结构的机制。
2024-01-05 cond-mat.soft
Structure and thermodynamics of a mixture of patchy and spherical colloids: a multi-body association theory with complete reference fluid information
具有短程定向相互作用的溶剂颗粒和具有短程各向同性相互作用的溶质颗粒的混合物可以多次结合，这是理解液体和胶体混合物的基本兴趣。由于多体关联，预测这类系统的结构和热力学仍然是一个挑战。早期马歇尔和查普曼发展了一个理论，其中由于相互作用的关联效应乘以配分函数，用于参考硬球系统中的粒子聚集。多体效应被纳入到聚类过程中，在他们的工作中，在没有散装介质。然后在二阶微扰方法内近似建模本体溶剂效应。然而，他们的方法是不够的，在高密度和大的关联强度。基于这样的想法，即在一个定义的协调体积周围的溶质的溶剂的集群有关的在该定义的协调体积的占有统计，我们开发了一种方法，将完整的信息硬球集群在散装溶剂在感兴趣的密度。从增强的采样模拟，但我们也开发了一个简洁的参数形式来模拟这些概率的准化学理论的解决方案。我们表明，将完整的参考信息的结果在一个方法，可以预测的键合状态和热力学的胶体溶质的系统条件范围很广。
2016-05-20 cond-mat.soft physics.chem-ph
Specific yet transient bonds between anisotropic colloids
本文通过3D打印半圆盘形各向异性胶体，利用耗竭相互作用实现了对胶体颗粒间键合动力学与特异性的精细控制，并验证了耗竭剂浓度对瞬态键寿命的定量调控，为多颗粒定向组装提供了基础设计。
2024-09-25 cond-mat.soft
Microfluidic self assembly
胶体科学的最新进展导致了精心制作的自组装结构，其复杂性为制作新材料带来了希望。然而，产量极低，因此，生产具有工业价值的材料的机会非常低，例如，利用完整的三维带隙的突破性光学器件。我们发现了一种新型的流体动力学效应，可以解开这个瓶颈。它是基于偶极流的相互作用，建立时，液滴被减慢的微通道壁，他们被运输。再加上耗尽力，我们成功地形成，通过一个连续的流动过程中，在前所未有的速度和精密的控制下，丰富的合奏单分散平面和三维集群，如链，三角形，钻石，四面体，异三聚体，拥有几何，化学和/或磁性各向异性，使定向键合。可以设想每秒连续生产数百万个构建模块，用于制作新的功能材料。
2014-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Cybloids $-$ Creation and Control of Cybernetic Colloids
本文提出创造具有可自由选择特性的计算机控制胶体（cybloids），通过编程外部势和相互作用势实现单颗粒的次扩散或活性及多颗粒的晶体结构选择。
2024-08-01 cond-mat.soft nlin.AO
Directing liquid crystalline self-organization of rod-like particles through tunable attractive single tips
棒状胶体颗粒的分散体表现出过多的液晶态，包括近晶相、近晶A相、近晶B相和柱状相。这种相行为可以通过假定颗粒之间的硬核体积排斥占主导地位来解释。我们在这里展示了如何通过在粒子的一端之间引入弱的和高度局部化的定向吸引相互作用来控制棒状胶体的自组织。这已经通过将丝状病毒的尖端功能化来进行，所述功能化通过将荧光染料区域选择性地接枝到丝状病毒的尖端上来进行，从而产生疏水补丁，其吸引力可以通过改变结合的染料分子的数量来调节。我们表明，在协议与我们的计算机模拟，增加单尖吸引力稳定的近晶相在牺牲的液晶相，使所有其他液晶相不变。对于一个足够强的尖端吸引力，可以完全抑制的α状态，得到一个直接的各向同性的液体到近晶相变。我们的研究结果为低密度下形成的功能结构的合理设计提供了见解。
2019-03-29 cond-mat.soft
Self assembled linear polymeric chains with tuneable semiflexibility using isotropic interactions
我们提出了一个两体球对称（各向同性）的潜力，使粒子相互作用的潜力自组装成线性半柔性聚合物链没有分支。通过适当控制势参数，我们可以控制聚合物的持续长度，甚至可以引入受控数量的支链。因此，我们展示了如何从球对称势出发实现有效的定向相互作用。自组装聚合物具有类似于蠕虫状胶束系统所观察到的链长的指数分布。随着颗粒密度的增加，聚合物链自组织为有序的六方相，其中每个链被六个平行链包围，转变为一级。当单体密度进一步增加时，有序性被破坏，我们得到支化的凝胶状相。该势可用于模拟具有可调半柔性和排斥体积的半柔性平衡聚合物。使用的潜力是计算便宜，因此，可以用来模拟和探测复杂的胶束动力学与长链。这种潜力还提供了一种在实验中调整胶体相互作用的合理方法，使得人们可以获得由胶体组成的自组装聚合物链并使用光学显微镜探测聚合物动力学。
2017-12-19 cond-mat.soft
Targeted Assembly and Synchronization of Self-Spinning Microgears
自组装是将组件自主组织成模式或结构：生物学的基本成分和复杂组织的理想途径。在平衡状态下，结构通过特定的相互作用进行编码，对系统的熵代价是不利的。另一种被《自然》广泛使用的方法是使用能量输入来绕过熵瓶颈，并开发出在平衡状态下不可能实现的功能。在胶体科学的最新进展中，可以局部注入能量的耗散性构建块是可用的，但尚未用于控制自组装。在这里，我们展示了强大的形成自供电转子和动态超结构的活性粒子和利用非平衡电泳现象，以定制的相互作用和直接自组装。我们使用一种消耗燃料的光敏组件，赤铁矿，来设计趋光性微游泳者，它们可以形成自旋转的微齿轮，遵循时空光模式。这些齿轮通过它们的化学云耦合在一起，构成了同步超结构的基本砖块，这些同步超结构自主地调节它们的动力学。结果定量合理化的基础上的一个随机描述的diffusio-phoretic振荡器动态耦合的化学梯度，形成定向相互作用。我们的研究结果表明，非平衡现象可以利用形状的相互作用和程序的层次结构。它为动态结构和同步微机械的自组装奠定了基础。
2018-10-02 cond-mat.soft
