Electrohydrodynamic Quincke rotation of a prolate ellipsoid
实验研究了椭球体在均匀直流电场中的自发自旋现象。对于悬浮在无界流体中的椭球，我们发现两个稳定的状态，其特征在于椭球长轴相对于所施加的电场的方向：无自旋（平行）和自旋（垂直）。作为场强和纵横比的函数的椭球体行为的相图与Cebers等人的理论（Phys.Rev.E63：016301（2000））非常一致。我们还研究了椭圆形Quincke转子的动力学与垂直于磁场方向的正常的平面上休息。我们发现新的行为，如摆动（长轴振荡周围的施加的磁场方向）和翻滚，由于限制。
2016-09-14 cond-mat.soft
Colloidal electroconvection in a thin horizontal cell
将电场施加到水性胶体分散体，在高度移动的简单离子、更高电荷但较不移动的胶体球和周围的水之间建立复杂的力的相互作用。这种相互作用可以诱导各种各样的视觉冲击动力学不稳定性，即使当所施加的场是恒定的。本文报道了在平行板电极之间的低电压下，电流体动力与重力在电荷稳定的胶体球薄层中竞争时出现的高度组织化的图案。根据不同的条件，这些球体可以形成悬浮的团簇，其形态从翻滚的云到环形涡环，再到扭曲的漩涡。
2004-09-09 cond-mat.soft
Mesoscopic Simulation of Electrohydrodynamic Patterns in Positive and Negative Nematic Liquid Crystals
首次采用完全非线性模拟方法研究了双极性液晶的电流体动力对流。EHC作为一个丰富的图形形成系统，主要是用负折射率液晶进行实验研究，有时也借助于线性区的理论不稳定性分析。到目前为止，只有弱非线性模拟的一个步骤后，出现稳定的对流卷。在这项工作中，我们修改了液晶随机旋转模型（LC SRD）[Lee等人，化学物理学杂志，2015，142，164110]以结合用于正和负极性液晶的场对准机制。研究了外加电场作用下的对流流型及其流动动力学。我们的研究结果预测了类似的光学对流模式，在反射偏振光时，使用积极和消极类型的双折射液晶。然而，在出现的流场，令人惊讶的是，对流辊的驱动区域是不同的不同类型的LC。讨论了它们在微流体中的胶体输运中的应用。
2016-12-25 cond-mat.soft nlin.AO physics.comp-ph
Bridging the Gap between Crosslinking Chemistry and Directed Assembly of Metasurfaces Using Electrohydrodynamic Flow
在理解自组装中的化学和物理驱动力方面的进展允许制造具有亚波长构建块的独特纳米架构，作为等离子体和超材料设备的基础。胶体纳米球的化学交联已经产生了最小的间隙间距，这是获得大大增强的电场、热点区域所必需的，这对于调整光-物质相互作用是至关重要的。然而，在大面积上获得用于设备的密集纳米天线的均匀电磁响应仍然具有挑战性。在这项工作中，电流体动力学（EHD）流动和化学交联相结合，形成密集的，但离散的，金纳米球簇（低聚物）的工作电极。EHD提供了一个长范围的驱动力，使纳米球在一起，酸酐交联产生0.9 nm的间隙间距。使用选择性化学，纳米球同时交联到嵌段共聚物模板上，产生具有比没有模板产生的单层结构更窄的波长带宽和更高的热点强度的低聚物。我们通过全波模拟，紫外可见光谱和表面增强拉曼散射（SERS）研究纳米天线的响应。纳米天线具有均匀的热点强度和间隙间距。模拟显示场增强600，与测量的平均SERS增强1.4x10^9很好地相关。纳米天线基底产生SERS信号，在1 mm 2面积上测量的相对标准偏差为10%，这对于纳米光学器件（如光学传感器）以及其他应用至关重要。理解长程（EHD流动）和短程（化学交联）驱动力提供了对在用于大面积等离子体和超颖表面器件制造的架构中组装胶体纳米颗粒的控制。
2016-08-26 cond-mat.soft physics.optics
Optoelectronically Directed Self-Assembly of Active and Passive Particles into Programmable and Reconfigurable Colloidal Structures
Tel-Aviv University（特拉维夫大学）；University of the West of England（西英格兰大学）；Raman Research Institute（拉曼研究所）
通过光电子调控实现主动-被动胶体粒子可控自组装，揭示频率依赖性相互作用与结构多形性在可重构微尺度机器设计中的作用。
2025-12-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
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
Critical Casimir Forces and Colloidal Phase Transitions in a Near-Critical Solvent : A Simple Model Reveals a Rich Phase Diagram
从实验研究中，它是众所周知的，胶体颗粒悬浮在一个近临界二元溶剂表现出有趣的聚集现象，往往与胶体相变，并假定是由长程溶剂介导（SM）的相互作用（临界Casimir力），设置（发散）的相关长度的溶剂驱动。我们提出了第一个模拟和理论研究的三元混合物，模仿这种情况的一个明确的模型。有效的SM对相互作用和完整的三元相图确定的布朗盘悬浮在一个明确的二维超临界二元液体混合物。气-液和流体-固体的转变中观察到的一个区域，延伸以及远离临界的溶剂储层。我们讨论在何种程度上一个有效的对潜在的描述可以占我们观察到的相行为。我们的研究提供了一个新的视角如何临界波动的溶剂可能会影响胶体自组装。
2014-12-17 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
Charge Effects and Nanoparticle Pattern Formation in Electrohydrodynamic NanoDrip Printing of Colloids
推进开放大气印刷技术以产生纳米级范围的特征具有重要而广泛的应用，范围从电子学到光子学、等离子体和生物学。最近，电流体动力学打印机制已经在快速滴下模式（称为NanoDrip）中被证明，其中从直径为0（1 μm）的喷嘴喷射的胶体液滴可以可控地达到比喷嘴小一个数量级的尺寸，并且可以生成类似尺寸的平面和平面外结构。尽管展示了能力，但我们对NanoDrip打印物理学重要方面的基本理解需要进一步改进。在这里，我们讨论的主题的电荷含量和运输的NanoDrip打印。我们采用量子点和金纳米颗粒分散体与专门设计的辅助非对称电场相结合，以理解沉积物中的电荷位置（颗粒与溶剂）和颗粒分布为目标，如基底上的干燥纳米颗粒图案（足迹）所示。我们表明，液滴的交流电荷可以在空间上分离时，施加一个交流电场的喷嘴。在辅助横向电场的作用下，液滴中的纳米粒子呈不对称分布，表明它们是主要的载流子。我们还表明，在胶体中的纳米粒子的配体长度影响其流动性沉积后（在固着液滴状态）。
2016-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.optics
Hydrodynamic resistance matrices of colloidal particles with various shapes
流体动力学阻力矩阵是描述胶体颗粒动力学行为的一个重要量。这个矩阵编码的形状和大小依赖的流体动力学特性的颗粒悬浮在一个简单的液体在低雷诺数，并确定颗粒的扩散张量。出于这个原因，当基于朗之万方程、Smoluchowski方程、经典动力学密度泛函理论或其他适当的方法对自由纯布朗、外部驱动或自推进胶体颗粒的运动或这种颗粒的稀悬浮液的行为进行建模时，通常需要流体动力学阻力矩阵。然而，到目前为止，流体动力学阻力矩阵仅适用于少数颗粒形状。因此，在这篇文章中，我们提出了流体动力学阻力矩阵的各种颗粒形状，是相关的当前的研究，包括非极性和极性以及凸和部分凹的形状。的流体动力学阻力矩阵的元素给出的形状参数的函数，如相应的颗粒的纵横比，使结果不仅适用于离散的，而是连续的颗粒形状集。这项工作将促进和支持未来的研究与不等轴形状的胶体颗粒。
2018-11-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Velocity oscillations in confined channel flows of concentrated colloidal suspensions
利用快速共聚焦显微镜，在单粒子水平上研究了玻璃微通道中浓胶体的压力驱动流动。对于通道与颗粒尺寸比$a/\bar{D} \lesssim 30$，悬浮颗粒的流速显示波动。对于更高的约束（$a/\bar{D} \simeq 20$），这些转变成规则振荡。我们提出的证据链接这些振荡与溶剂和颗粒（渗透）的相对流量和剪切增稠的约束效果。
2008-06-27 cond-mat.soft
Lattice Boltzmann for Binary Fluids with Suspended Colloids
本文提出了一种新的描述二元流体问题的格子玻尔兹曼方法，它突出了利用矩构造两个平衡分布函数。这提供了许多好处，包括更好的各向同性，和一个更自然的路线，包括多个弛豫时间的二元流体问题。此外，固体胶体颗粒悬浮在二元混合物中的实施得到解决，它扩展了固体-流体的质量和动量的边界条件，包括一个单一的保守的组成序参量。一个简单的基准问题，涉及一个单一的粒子或附近的流体-流体界面进行，并显示出良好的协议与现有的理论或数值结果。
2005-06-01 cond-mat.soft
Electrorotation of colloidal suspensions
当将强电场施加到胶体悬浮液时，其可引起悬浮颗粒响应于电场的聚集。在旋转场的情况下，由于多粒子系统产生的局域场效应，电旋转（ER）谱可以进一步修改。为了捕捉局部场效应，我们调用麦克斯韦-加内特近似的介电响应。悬浮颗粒之间的流体动力学相互作用也可以改变自旋摩擦，这是决定ER的角速度的关键。通过调用频谱表示方法，我们推导出了电流变最大角速度出现的特征频率的解析表达式。通过数值计算，我们发现在电流变谱中存在两个子色散。然而，这两个特征频率非常接近，以至于两个峰实际上重叠并成为单个宽峰。我们报告了一个详细的调查的依赖性的特征频率和分散强度的ER各种材料参数。
2002-06-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Activity Induced Diffusion Recovery in Crowded Colloidal Suspension
本研究通过实验和模拟证明，活性酶分子产生的力能增强拥挤胶体悬浮液中颗粒的扩散，使系统从亚扩散转变为正常扩散，揭示了酶活性对周围环境的动力学影响。
2023-05-09 cond-mat.soft
Jamming modulates coalescence dynamics of shear-thickening colloidal droplets
本文研究剪切增稠胶体液滴的聚并动力学，发现其颈部生长遵循亚牛顿幂律，且颗粒分数超过堵塞分数时聚并显著延迟，并通过修正悬浮液黏度的理论模型解释了该现象。
2023-10-28 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Elastic monopoles and external torques in nematic liquid crystal colloids
到目前为止，人们普遍认为，悬浮在液晶中的胶体粒子永远不会产生弹性单极子，因为这违反了机械平衡条件。而使指向矢场的形变随距离r^{-1}而减小的唯一途径是在胶体\cite{de_Gennes}上施加一个外力矩Γ_{ext}。在本文中，我们证明了这种说法是不完全正确的和弹性单极子，以及偶极和四极，可以诱导没有任何外部的影响，只是由粒子本身。从理论上研究了具有非对称锚定强度分布的球形胶体颗粒的行为。它表明，这样的粒子悬浮在一个crackhost可以产生指向矢变形减少为$r^{-1}$，即弹性单极，本身没有任何外部的影响。
2013-11-19 cond-mat.soft
Self-Organized Velocity Pulses of Dense Colloidal Suspensions in Microchannel Flow
本文对压力驱动的微通道中稠密胶体悬浮液的二维流动进行了数值研究。胶体被模拟为弹性和摩擦球悬浮在牛顿流体中，我们模拟使用多粒子碰撞动力学的方法。该模型再现了周期性的速度和密度脉冲序列，在微通道中向上游行进，这是在L。Isa等人[Phys. Rev. Lett. 102，058302（2009）]。我们发现，胶体壁摩擦和合力链是至关重要的这些脉冲的形成。随着胶体密度的增加，首先出现孤立子阻塞，在中等密度下形成周期脉冲串，在高密度下形成不稳定的孤立子脉冲。我们制定了一个唯象的连续模型，并展示了如何这些时空流和密度分布可以被理解为同宿和周期轨道的行波方程。
2017-08-03 cond-mat.soft
Dynamics of Three-Dimensional Vesicles in DC Electric fields
对三维囊泡电流体动力学进行了数值和系统参数研究，以探讨不同流体和膜性质的影响。在直流电场的存在下，被认为是在线性剪切流的存在和不存在下的囊泡的动力学。对于悬浮囊泡，它示出的内部和外部流体之间的电导率比和粘度比，以及囊泡膜电容，从根本上影响所需的最小电场强度诱导一个完整的Prolate-Oblate-Prolate transition. Also，存在一个临界电场强度以上的囊泡将不再翻滚时，暴露于线性剪切流。
2015-03-02 cond-mat.soft
Emergence of colloidal patterns in AC electrical fields
悬浮的微粒受到AC电场共同组织成垂直于场方向的带图案。带进一步发展成锯齿形图案，其中观察到颗粒循环。我们证明，这种现象可以观察到相当普遍的生成这样的图案与广泛的颗粒：二氧化硅球，脂肪酸，油，凝聚液滴，细菌，和咖啡粉。我们发现，这一现象可以很好地理解在第二阶电动流动，它正确地预测所需的斑图形成process.Brownian粒子模拟的相互作用的基础上，这些相互作用准确地概括了所有观察到的斑图形成和破胶事件，从一个均匀的颗粒悬浮液。所形成的图案的出现可以在无参数理论内定量地预测。
2021-05-08 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
Discontinuous Shear Thickening in Brownian Suspensions By Dynamic Simulation
动态颗粒尺度的数值模拟被用来表明，在致密的胶体或布朗悬浮液中观察到的剪切增稠与在非胶体悬浮液中观察到的剪切增稠具有相似的性质，即，从润滑的近接触颗粒流到润滑的颗粒接触网络流的应力诱导转变。突然（或不连续）剪切增稠被认为是一个几何而不是流体动力学现象，它源于堵塞体积分数的悬浮颗粒之间的接触力的性质的强烈敏感性。在纯硬摩擦球的胶体悬浮液中获得的增稠在性质上与实验观察相似。然而，该协议不能仅用流体力学，摩擦接触和布朗力进行定量。因此，一个短程排斥势模仿的稳定化的实际悬浮液上的增稠的作用进行了研究。布朗力和排斥力对起始应力的影响可以以相加的方式组合。包括布朗力和稳定力的模拟显示出良好的协议与实验数据的粘度$η$和第二法向应力差$N_2$。
2015-12-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Salt-induced changes of colloidal interactions in critical mixtures
我们报告盐依赖的相互作用势的一个单一的带电粒子悬浮在二元液体混合物以上的带电壁。对于对称的边界条件（BC），我们观察到有吸引力的颗粒壁相互作用力，这是类似的临界Casimir力以前观察到的无盐混合物。然而，在反对称BC的情况下，我们发现一个温度依赖的交叉从吸引力到排斥力，这是在强烈对比无盐条件。另外进行的小角X射线散射实验表明，散装临界波动不受盐的加入。这表明，观察到的交叉不能单独归因于临界卡西米尔力。相反，我们的实验指向一个可能的耦合之间的离子分布和浓度分布的二元混合物，然后影响在这样的系统中的相互作用电位。
2011-04-28 cond-mat.soft
Statistics of Particle Trajectories at Short Time Intervals Reveal fN-Scale Colloidal Forces
我们描述并实现了一种技术，用于从具有正常模式的过阻尼热系统的松弛中提取力。在足够短的时间间隔内，简正模的演化可以用一维Smoluchowski方程很好地描述，该方程具有恒定的漂移速度v和扩散系数D。由于涨落耗散，这些输运系数与作用于简正模的保守力F简单相关：F = k_BT v/D。这种关系隐含地考虑了流体动力学相互作用，不需要机械校准，不假设保守力的形式，也不需要材料特性的先验知识。我们应用这种方法来测量悬浮在非极性微乳液中的聚合物微球的静电相互作用。
2007-04-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Reciprocal theorem for ion-releasing colloidal particles
Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences（弗鲁姆金物理化学与电化学研究所，俄罗斯科学院）
研究离子释放胶体粒子互易定理，通过考虑催化粒子周围二次云影响即过量电荷\(Q\)，推导相关方程，展示其在多种粒子运动中的应用，发现额外项对粒子迁移率有不同影响，还讨论了与微游动器相互作用的相关性。
2026-09-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Hydrodynamic Stability Criterion for Colloidal Gelation under Gravity
本文通过布朗动力学与格子玻尔兹曼模拟，研究重力对胶体凝胶形成过程的影响，提出基于新生团簇加速沉降的稳定性判据，并分析了临界体积分数以上凝胶网络力学主导的沉降行为及最终沉积物状态。
2023-03-24 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Nonlinear mechanics of colloidal gels: creep, fatigue and shear-induced yielding
胶体凝胶是由悬浮在液体中的具有吸引力的颗粒聚集而成的，其尺寸范围从10 nm到几微米。这样的凝胶在日常生活应用中是普遍存在的，从食品到油漆或建筑材料，特别是由于它们容易“产生”，即，在弱的外部载荷作用下从固体变成液体。因此，了解和控制胶体凝胶的机械响应是至关重要的。然而，根据系统的细节，所得到的凝胶网络呈现不同的微观结构组织，这可能导致广泛不同的机械响应。这提出了重要的挑战，在充分表征屈服和揭示机制的非线性响应的胶体凝胶。在本文中，我们区分两类胶体凝胶分别显示可逆屈服，其中的凝胶网络的改革后，负荷释放，和不可逆屈服，其中的网络被完全破坏，通过骨折和相分离。这种广泛的，经验的区别是通过流变学和局部实验在介观尺度，网络特征尺寸和样品尺寸之间的中间。我们进一步讨论了如何从蠕变和疲劳实验中获得的观测值可以建模，以预测屈服和突出开放的问题和未来的研究方向在该领域。
2020-11-13 cond-mat.soft
Measuring Colloidal Forces from Particle Position Deviations inside an Optical Trap
我们测量之间的相互作用力对带电的PMMA胶体粒子悬浮在一个相对低极性的介质（5 $\lesssim ε\lesssim$ 8）直接从两个分时光阱内的粒子位置的偏差。粒子被限制在光学点陷阱;一个被固定在一个固定的陷阱，另一个粒子被带到更接近的小步骤，同时使用共聚焦显微镜跟踪粒子的位置。从所观察到的粒子的位置内的陷阱，我们计算粒子间的力量使用整体平均粒子位移力的关系。力的测量确认通过独立的测量的不同参数，使用电泳和液-固相变的标度律。当通过将样品暴露于UV光来增加盐浓度时，力测量与经典的DLVO理论（假设恒定的表面电势）一致。另一方面，当添加四丁基氯化铵（TBAC）来改变盐浓度时，表面电荷调节似乎起着重要作用。
2011-02-18 cond-mat.soft
Effect of colloidal weight at different planar interfaces
在许多物理和生物系统中，粒子和微生物在界面附近移动。了解悬浮在界面附近的颗粒的动力学不仅在概念上很重要，而且对于从废水处理到自组装的工业应用等实际应用至关重要。在这项工作中，我们通过实验研究了胶体重量对其动力学的影响，同时在各种液-固和液-气界面附近移动。利用向上的磁力，我们改变了超顺磁性胶体的有效重量。在水玻璃界面处，我们观察到扩散系数随着有效重量的增加而降低。在液体-空气界面处，而对于纯水-空气界面，扩散率和有效重量之间的依赖性可以忽略不计，我们发现，在半稀聚合物溶液中，在溶液-空气界面处，颗粒的扩散率表现出与在液体-固体界面处的扩散率相似的行为。我们实现了布朗动力学模拟来支持我们的结果，并显示如何解释实验结果的流体动力学相互作用和静电界面排斥之间的相互作用。
2022-05-17 cond-mat.soft
Crystallization kinetics of binary colloidal monolayers
采用实验和模拟的方法研究了悬浮在铁磁流体中的磁性颗粒和非磁性颗粒的混合物中晶体生长的动力学。使用键序参量和平均畴尺寸参数来量化生长过程。在实验中获得的最大的单晶体由约1000个颗粒组成，如果面积分数保持在65-70%之间，并且场强保持在8.5-10.5 Oe的范围内，则形成。模拟表明，在无杂质的条件下，可以在几个小时内获得包含多达5000个颗粒的更大的单晶体。如果我们的模拟被修改为包括杂质浓度小到1- 2%，那么结果与实验定量一致。这些发现提供了一个重要的一步，发展战略，生长单晶，是大到足以使后续的调查，在凝聚态物理的许多分支学科。
2016-07-27 cond-mat.soft
Colloidal shadows reveal hidden solute transport
Yale University（耶鲁大学）
本文利用微流控水凝胶柱周围溶质扩散泳驱赶胶体形成无颗粒阴影，通过荧光成像解析浓度场并恢复经典自相似传质结构，以阴影宽度作为不可见溶质传质速率的代理，并检验了Brenner关于取向无关性的预测。
2026-09-14 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.flu-dyn
From the Liouville to the Smoluchowski equation for a colloidal solute particle in a solvent
我们展示了如何从微观Liouvillian演化的全经典模型在高摩擦极限的胶体布朗粒子悬浮在分子溶剂中的Smoluchowski动力学可以达到。溶剂的自由度的集成经历了多个时间尺度的扰动扩展，消除长期的分歧。一个简单的动力学蒙特卡罗计划，然后提出解决胶体溶质粒子的演化方程。特别是，我们研究的平衡玻尔兹曼分布的方法在较晚的时候，其弹性行为在较短的时间的影响，由陡峭的外部潜力和摩擦系数周围各自的最小值。这对于理解布朗粒子随机行走的命运及其演化历史是非常重要的。
2018-09-22 cond-mat.soft nlin.AO physics.chem-ph
Pattern formation in desiccated sessile colloidal droplets with salt admixture: Short review
这篇简短的评论致力于干燥由含有盐的复杂流体组成的多组分液滴的简单过程。这些过程提供了一个迷人的研究课题。对所形成的丰富多样的图案的解释不仅是一个学术挑战，而且是一个具有实际重要性的问题，因为在医疗诊断和涂层/印刷技术的改进中的应用正在增长。基本的科学问题是在开放系统中研究微米和纳米粒子的自组织机制。与该系统相关的要解决的具体基本问题是-传质过程的调查，相锋的形成和演化以及斑图形成的机制的识别。假设含有溶解物质和悬浮颗粒的液滴在水平固体基底上干燥。复杂流体的化学组成和宏观性质、盐的浓度和性质、基底的表面能以及流体和基底之间的相互作用（其决定润湿）都影响干燥膜的最终形态。
2016-11-03 cond-mat.soft
The influence of frequency and gravity on the orientation of active metallo-dielecric Janus particles translating under a uniform applied alternating-current electric field
针对交流电场中金属-介电 Janus 颗粒取向偏离问题，本文通过实验和转矩平衡分析揭示频率、电压、重力及颗粒-壁面作用的共同影响，并证明取向偏离会降低迁移率。
2023-12-05 cond-mat.soft
Correlating microscopic viscoelasticity and structure of an aging colloidal gel using active microrheology and cryogenic scanning electron microscopy
光镊（Optical Tweezers，OTs）可以探测作用在介质中的胶体粒子上的皮牛顿力，并已成功地用于研究具有内部结构的复杂系统。随着颗粒之间的静电相互作用在物理老化过程中逐渐演变，水性介质中的锂皂石粘土颗粒随时间自组装以形成微观网络。我们调查的强制运动的光学捕获的微米大小的胶体探针颗粒，悬浮在老化的锂皂石悬浮液，作为基础的锂皂石微观结构逐渐发展。我们基于OT的振荡活性微观流变学实验使我们能够研究浓度范围为2.5%w/v至3.0%w/v的老化含水粘土悬浮液中不断变化的微观结构的机械响应，并在90分钟至150分钟之间的几个老化时间。我们重复这样的振荡测量的范围内的胶体探针粒径和调查的老化悬浮液的微观流变学的探针尺寸的影响。使用低温场发射扫描电子显微镜（cryo-FESEM），我们检查的平均孔隙面积的Laponite悬浮液微观结构的各种样品浓度和老化时间。通过结合我们的OT和低温FESEM数据，我们在这里报告的第一次，尽我们所知，交叉模量和平均孔径的老化悬浮液微结构的不同悬浮液浓度和探针粒径在这里研究的负相关性。
2023-03-13 cond-mat.soft
Cooperation, competition and multi-scale reorganisation: reconfigurable assembly of spherical colloids under combined electric and magnetic fields
Birla Institute of Technology and Science K.K. Birla Goa Campus（比尔拉科学与技术学院K.K.比尔拉果阿校区）；Max-Planck-Institut for Polymer research Mainz（马克斯·普朗克聚合物研究所）
研究复合电场和磁场下球形胶体的可重构组装，通过成像和傅里叶分析揭示结构形成规律，展示多种重组模式及可逆切换，证明二元粒子系统能产生意外结构，实现自下而上制造自适应、功能性微系统。
2026-07-20 cond-mat.soft
Hydrodynamic Lubrication in Colloidal Gels
本研究通过多种流体动力学模拟发现，润滑相互作用显著影响低体积分数胶体凝胶的结构并加速老化，表明多体远场润滑建模对准确捕捉凝胶演化至关重要。
2023-06-20 cond-mat.soft
Phase Transformations in Binary Colloidal Monolayers
由于无法直接观察单个原子的运动，相变可能难以在微观水平上表征。相比之下，模型胶体系统允许直接观察单个粒子动力学和集体重排，这允许相变的真实空间表征。在这里，我们研究了准二维，二元胶体合金，表现出液-固和固-固相变，专注于两个晶相之间的无扩散变换的动力学。实验是在一个单层的磁性和磁性微球悬浮在一个薄层的铁磁流体和暴露在一个可调的磁场。硬球的理论模型与点偶极子在其中心被用来指导实验参数的选择和表征底层材料物理。当所施加的场垂直于流体层时，棋盘状晶体形成;当场与法线之间的角度足够大时，条纹状晶体组装。由于该领域是慢慢倾斜远离正常的，我们发现，这两个阶段之间的转换途径强烈依赖于晶体取向，场强，和程度的限制的单层。在某些情况下，该路径通过平滑的磁致伸缩剪切发生，而在其他情况下，它涉及马氏体板的突然形成。
2015-02-10 cond-mat.soft
Bistable colloidal orientation near a charged surface
在特定方向上取向的各向异性颗粒可以充当人造原子和分子，并且它们的受控组装可以导致各种各样的有序结构。为此，我们展示了不带电的花生形聚苯乙烯胶体的取向转变，悬浮在非离子非质子极性溶剂，附近的平面，其电位是静态的或随时间变化的。带电表面涂有绝缘介电层以抑制电流。几个取向状态之间的过渡，如随机，正常或平行取向相对于表面，检查两种不同的胶体尺寸在低频（$\sim 10-350$ kHz）或静态场，并在小电势。在时变（AC）场中，详细的相图在电位-频率平面指示粒子之间的过渡平行或垂直于表面的报告。接下来，我们提出了在静态（DC）场，其中没有电渗流或其他流动的方向切换的第一个研究。胶体的静电能和引力能之和为双稳态，这一理论解释了两种胶体状态之间的可逆变化。两种状态下的胶体数量取决于外部电势、颗粒和溶剂的渗透率、颗粒纵横比以及与电极的距离。
2022-08-03 cond-mat.soft
Like-charge attraction in confinement: myth or truth ?
人们普遍认为，可能带电的胶体粒子悬浮在液体中时会相互排斥。这与60多年前发展起来的平均场论完全一致。因此，当几个小组独立地报告了等电荷胶体的对势U（r）中的长程吸引分量时，这是一个很大的惊喜。这种所谓的类电荷吸引（LCA）仅在薄样品细胞中观察到，而在无约束悬浮液中的对相互作用已被实验证实是完全排斥的。尽管有大量的实验和理论努力，LCA仍然是胶体科学中最具挑战性的谜团之一。我们实验重新调查的对电位U（r）的带电胶体粒子与数字视频显微镜，并证明粒子图像中的光学失真导致轻微错误的粒子位置。如果没有适当考虑，这个人工制品假装U（r）的最小值，这在过去被误导地解释为LCA。校正光学畸变后，我们得到完全排斥对相互作用，表现出良好的协议与线性平均场论。
2006-05-04 cond-mat.soft
Inertial clustering and emergent phase separation of spherical spinners
本文研究了悬浮在牛顿流体中的球形旋转体在惯性状态下的流体动力学。我们观察到的自旋到粒子丰富的区域，在低，但有限的粒子雷诺数和体积分数的自发冷凝。粒子团具有一致的内部动力学。旋转器形成被耗尽颗粒的流体包围的胶体涡流。在周期性的模拟箱中和旋转体被限制在两个平壁之间时，都观察到了旋涡的形成。所观察到的状态的稳定化仅依赖于旋转器之间的流体动力学相互作用，并且需要有限的惯性。这些观测结果为实现三维自旋材料铺平了道路，其中相干结构和集体动力学仅来自成分的旋转运动。
2020-02-19 cond-mat.soft physics.flu-dyn
The stress tensor of dilute active colloidal suspensions
Center for Nonlinear Phenomena and Complex Systems, Université Libre de Bruxelles (U.L.B.)（非线性现象与复杂系统中心，布鲁塞尔自由大学）
研究稀释活性胶体悬浮液的应力张量，结合自扩散菲克效应和化学反应，推导出有效粘度公式及两个新贡献。
2025-03-14 cond-mat.soft
An extensible lattice Boltzmann method for viscoelastic flows: complex and moving boundaries in Oldroyd-B fluids
大多数生物流体是粘弹性的，这意味着它们除了牛顿流体中发现的耗散特性之外还具有弹性特性。计算模型可以帮助我们理解粘弹性流动，但通常局限于如何处理复杂的流动几何形状和悬浮颗粒。在这里，我们提出了一个格子Boltzmann求解器Oldrophil-B流体，可以处理任意形状的固定和移动的边界条件，这使得它非常适合于有限的胶体悬浮液的模拟。我们验证我们的方法，使用几个标准的流变设置，并另外研究了一个单一的沉淀胶体，也发现与文献的良好协议。我们的方法可以很容易地扩展到本构方程以外的Oldrophil-B。这种灵活性和复杂边界的处理为粘弹性流体中的微泳者的研究提供了希望。
2020-11-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Colloidal hydrodynamic interactions in viscoelastic fluids
本文通过光镊捕获胶体并诱导平移-旋转耦合，以蠕虫状胶束溶液为案例，揭示了粘弹性流体中胶体流体动力学相互作用的时间依赖性和结构记忆效应，发现非线性应变恢复可产生流动反转与流体动力学吸引，并指出标准连续介质模型在胶体尺寸与聚合物特征长度相当时失效。
2025-08-19 cond-mat.soft
Critical Casimir interaction between colloidal Janus-type particles in two spatial dimensions
我们研究胶体粒子与化学不均匀的表面悬浮在一个临界二元液体混合物。不均匀的颗粒表面是由补丁交替吸附偏好的两个组成部分的二元溶剂。通过用临界伊辛模型描述二元液体混合物\emph{at}及其相溶点，我们利用了它在二维空间中的共形不变性。这使我们能够准确地确定普遍的配置文件的顺序参数，能量密度和应力张量，以及他们的一些关联函数围绕一个单一的粒子的各种形状和配置的表面补丁。形式主义包括几个有趣的配置，包括Janus粒子的圆形和针形状的偶极对称和圆形粒子的四极对称。从这些单粒子的属性，我们构建了所谓的小粒子算子展开（SPOE），这使我们能够获得渐近精确的表达式的位置和方向相关的临界Casimir相互作用的粒子与遥远的物体，如另一个粒子或限制壁的半平面，带，或楔，与各种边界条件的序参量。在几种情况下，我们比较了大距离与近距离的相互作用（但在分子尺度上仍然很大）。我们还比较了我们的分析结果与最近的模拟数据的两个Janus粒子。
2019-08-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Poisson -- Boltzmann Brownian Dynamics of Charged Colloids in Suspension
我们描述了一种方法来模拟带电胶体粒子悬浮在含有解离离子和盐离子的液体中的动力学。目前主要关注的是那些大体积分数的胶体，高电荷粒子和低盐浓度的制度。一个描述，这是听话的在这些条件下，通过处理小的解离和盐离子作为连续的字段，同时保持胶体macroions作为离散的颗粒。对于每一种空间构型的大离子，由系统中的所有电荷产生的静电势是通过求解非线性Poisson-Boltzmann方程来确定的。从静电势，计算作用在大离子上的力，并用于布朗动力学模拟，以获得后者的运动。该方法通过与已知的结果进行比较，在一个参数制度，其中大离子之间的有效相互作用是成对汤川形式进行验证。
2008-01-25 cond-mat.soft
Properties of a nonlinear bath: Experiments, theory, and a stochastic Prandtl-Tomlinson model
胶体粒子是随机系统的一个突出例子，如果悬浮在简单的粘性液体中，非常类似于理想的随机行走。当这种胶体悬浮在粘弹性流体中时，已经观察到各种新的现象，例如当粘弹性浴被驱离平衡时，明显的非线性响应。在这里，使用一个微米大小的粒子在胶束溶液中，我们详细调查，这些非线性浴属性如何离开他们的指纹已经在平衡测量，对于粒子是无约束或被困在谐波电位的情况下。我们发现，在一个有效的线性系数，（广义）朗之万方程显示出有趣的相互依赖性，这可以被证明只出现在非线性浴：例如，摩擦记忆可以取决于仅作用于胶体颗粒的外部电势（正如最近在Phys. Rev. X 7，041065（2017）中对水中分子示踪剂的模拟中所指出的那样），它可以取决于胶体的质量，或者在过阻尼设置中，取决于其裸扩散率。这些相互依赖性，由所谓的波动重整化，被认为是在一个确切的小时间扩展的摩擦记忆的基础上微观起点。使用线性响应理论，它们可以解释为力控制或速度控制驱动的微观流变模式。在我们的实验中观察到上述非线性标记，这是非常好地再现随机Prandtl-Tomlinson模型模仿非线性粘弹性浴。在我们的实验中看到的显着的非线性，在一个简单的理论模型的良好理解，使该系统成为一个很有前途的候选人探索胶体运动在非线性随机环境。
2019-09-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Flow induced intermittent transport shapes colloid filtration in complex media
本文通过多尺度微流控实验追踪胶体颗粒在可控异质性多孔介质中的运动，发现颗粒呈长程飞行与短程俯冲交替的间歇性输运，并结合CTRW随机模型揭示了孔隙结构如何导致非指数沉积等异常过滤行为。
2025-05-05 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Detectable inertial effects on Brownian transport through narrow pores
本文研究了有限阻尼下悬浮布朗粒子沿波纹窄通道的输运。我们证明，惯性校正不能被忽略，只要通道瓶颈的宽度小于适当的粒子扩散长度，这取决于两个，温度和强度的直流驱动器。因此，通过足够窄的收缩部的输送对悬浮液的粘度敏感。胶体系统的应用进行了讨论。
2012-05-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Measuring the equation of state of a hard-disc fluid
我们使用视频显微镜来研究一个二维（2D）模型流体的带电胶体颗粒悬浮在水中，并计算从测量的粒子配置的压力。通过光镊对粒子密度进行直接实验控制，可以精确测量压力与密度的关系。我们比较我们的数据与理论预测的状态方程，对关联函数和压缩性的硬盘流体，并找到良好的协议，无论是流体和固相。特别是转捩点的位置与蒙特卡罗模拟的结果吻合得很好。
2003-07-03 cond-mat.soft
Implications of the effective one-component analysis of pair correlations in colloidal fluids with polydispersity
具有连续多分散性的胶体悬浮液的部分对关联函数由于不充分的采样而可能具有挑战性地从光学显微镜或计算机模拟数据表征。因此，通常采用忽略粒子类型之间差异的结构的有效单组分描述。不幸的是，这种简化的描述是否保留或平均出对于理解流体的行为重要的信息取决于多分散性的程度，并且可能难以评估，特别是当对相关性的相应多组分描述不可用于比较时。在这里，我们提出了一个计算机模拟研究，探讨采用有效的单组分结构描述的多分散流体的影响。我们研究的方井模型模拟了具有短程聚合物介导吸引力的悬浮胶体实验行为的关键方面。为了表征该体系的部分对关联函数和热力学过剩熵，我们引入了一种适用于含有大量赝组分流体的Monte Carlo采样策略.从我们的模拟在高颗粒浓度的数据，以及精确的理论结果为稀释系统，显示如何从多组分和有效的单组分治疗出现的结构顺序和颗粒吸引力之间的定性不同的趋势，即使系统的特点是适度的多分散性。我们研究这些差异的后果过剩熵为基础的缩放剪切粘度，我们讨论如何使用多组分处理揭示了相应的动态缩放行为的吸引力的胶体和液态水，有效的单组分分析不捕获之间的相似性。
2011-09-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Non-Faradaic electric currents in the Nernst-Planck equations and 'action at a distance' diffusiophoresis in crossed salt gradients
在二维或多维的能斯特-普朗克方程中，非法拉第电流可以作为连接具有不同液体接界电位的贴片的结果而出现。而这个电流消失的二元电解质或一维问题，它通常是不为零，例如在交叉盐梯度。对于悬浮的胶体颗粒，在相应的静电电势梯度中的电泳通常与在浓度梯度中的化学电泳在矢量上不对齐，并且扩散电泳（通过电泳）可以发生在没有局部浓度梯度的区域（“超距作用”）。这些现象可以提供新的机会来操纵和分选颗粒，例如在微流体装置中。
2019-12-12 cond-mat.soft
Generalized hydrodynamics of a dilute finite-sized particles suspension: Dynamic viscosity
我们提出了一个介观流体动力学描述的胶体悬浮液的动力学。我们认为该系统作为一个气体的布朗粒子悬浮在牛顿热浴受到固定的非平衡条件施加的速度场。利用已有的研究结果，在该领域通过广义Fokker-Planck方程，我们得到了一组耦合微分方程的局部扩散电流和总应力张量的演变。我们发现，系统的动态剪切粘度包含的贡献所产生的有限尺寸的颗粒。
2006-09-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effective pseudo-potentials of hydrodynamic origin
结果表明，低雷诺数流体流动可以引起悬浮颗粒的响应，好像他们是在一个平衡系统的有效电位。这一普遍结果自然是由这样一个事实得出的，即在粘性流体中移动粒子的不同方法会产生非常不同的长程流动。讨论了两个例子：电泳"悬浮"的重带电球，其中一个流体动力学"伪势"可以写在封闭的形式，和准二维晶体的类似带电胶体球附近形成的带电壁，其明显的吸引力产生的不是一个力，但从持续的流体流动。
2001-02-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Collective behavior of colloids due to critical Casimir interactions
如果胶体溶质颗粒悬浮在接近其临界点的溶剂中，它们就像波动介质中的空腔，从而以取决于它们的相对构型的方式限制和修改波动光谱。因此，有效的，所谓的临界卡西米尔力（CCF）之间的胶体出现。CCF的范围和幅度敏感地依赖于温度和溶剂的组成，以及在颗粒表面的溶剂的序参量的边界条件。这些显着的，而且通用的功能的CCF提供了一个积极的控制胶体的组装的可能性。这引发了最近对这些现象的实验和理论兴趣的激增。我们目前在这一领域的研究活动的概述。各种实验表明，在低于二元溶剂的较低的会溶点的混合相中，胶体发生热可逆的自组装或聚集，甚至平衡相变。我们讨论了这些现象的理论描述的状态，特别是在有效的，单组分胶体系统和一个完整的三元溶剂胶体混合物的治疗的必要性方面的描述的有效性。我们建议的观点，在这一领域的未来研究可能会发展的方向。
2017-11-24 cond-mat.soft
