Viscoelasticity of a colloidal gel during dynamical arrest: evolution through the critical gel and comparison with a soft colloidal glass
我们考虑剪切流动停止后悬浮液中胶体颗粒的凝胶化。粒子聚集是由一个温度可调的吸引力的潜力，控制在等温条件下的集群的增长。一系列的频率分辨时间扫描被用来系统地重建作为时间和温度或吸引力强度的函数的频率相关的动态模量。数据显示凝胶化的典型特征，在随温度呈指数变化的特征凝胶化时间$t_g$之后，凝胶化从流体状态突然转变为动态停滞的凝胶状态，并且用于将系统的演变折叠到通用曲线上。我们观察临界凝胶的粘弹性，其中我们发现$G'(ω)\approxeq G''(ω)\sim ω^{n_c}$，其中$n_c=0.5$在所有吸引力强度的窄时间窗内。我们测量的动态临界指数的$κ=0.25$这是类似的交联聚合物凝胶中观察到的。因此，接近临界凝胶的方法由$η_0\sim-ε^{-s}$和具有$s=z=2$的$G_e\simε^z$控制，其中$ε=p/p_c-1$是到凝胶点的距离。值得注意的是，近临界凝胶的松弛模量在所考虑的温度范围内是相同的，其中$G(t)\approx0.33t^{-0.5}$。这表明一个潜在的强相似性的凝胶结构的吸引力强度考虑的制度，尽管聚集动力学的差异。我们将这些发现与胶体玻璃的行为进行动态逮捕，没有观察到临界状态和逮捕时间的系统显示了显着的频率依赖性。这些研究结果突出了胶体凝胶和玻璃之间的潜在结构差异，这些差异表现在它们在液体到固体转变附近的动力学性质上。
2014-01-30 cond-mat.soft
Kinetic Arrest in Polyion-Induced Inhomogeneously-Charged Colloidal Particle Aggregation
吸附在带相反电荷的球形胶体颗粒上的聚合物链可以显著地改变颗粒-颗粒相互作用。对于足够量的添加的聚合物，原始的静电排斥甚至可以变成有效的吸引力，并且可以形成相对大的动力学稳定的聚集体，其显示出几个意想不到的和有趣的特性和一些有趣的生物技术含义。两个相反的粒子之间的吸引力的相互作用的贡献来自于在相反的带电粒子表面的聚离子的相关吸附，导致在一个非均匀的表面电荷分布。本文采用蒙特卡罗模拟研究了聚离子诱导的胶体复合物的聚集动力学。Velegol和P.K. Thwar，Langmuir，17，2001]。结果表明，在电荷异质性的存在下，聚集过程减慢，由于逐步增加的势垒高度聚集后。在此框架内，实验观察到的聚电解质-脂质体溶液中的簇相应被视为动力学被捕状态。
2008-05-26 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
Colloidal gelation, percolation and structural arrest
利用分子动力学方法，研究了一个基于吸引力和排斥力竞争的胶体悬浮模型系统。在低温下，弛豫时间$τ$首先作为体积分数$ϕ$的函数以幂律增加，然后，由于键合结构的有限寿命，其偏离该临界行为。我们发现，在低温和低体积分数的胶体凝胶化是至关重要的跨越长寿命集群的形成有关。除了同意在不同的胶体系统中的实验结果，我们的研究结果揭示了新的长寿命键的形成和拥挤的胶体结构逮捕的颗粒所发挥的不同作用。
2005-10-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Evidence for Unusual Dynamical Arrest Scenario in Short Ranged Colloidal Systems
本文报道了用分子动力学模拟方法对短程吸引方阱（SW）势作用下粒子间相互作用的研究。计算的恒定扩散系数$D$在温度填充分数平面的轨迹示出了再入行为，即扩散率在冷却时增加，证实了先前由短程势粒子理论预测的高体积分数动态停滞情景的重要部分。由短程键合引起的更有效的局部化机制平均而言提供了与硬球情况相比额外的自由体积，并且导致更快的动力学。
2002-01-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Arrested coarsening in active colloidal suspensions driven by nonreciprocal electrohydrodynamic interactions
Tokyo University of Science（东京大学）；University of Surrey（萨里大学）
研究揭示了非互易电液压相互作用如何在活性胶体悬浮液中抑制粗化并维持动态重构的集体态。
2026-03-17 cond-mat.soft nlin.PS
Dynamics of colloidal particles in ice
我们使用X射线光子相关光谱（XPCS）探测多晶冰中胶体颗粒的动力学。在冷冻过程中，树枝状冰形态和从冰中排斥颗粒产生了高颗粒密度的区域，其中一些胶体被迫接触并形成无序聚集体。我们发现，在这些高密度区域的粒子进行弹道运动耦合拉伸和压缩的强度自相关函数的指数衰减，粒子的特征速度随温度的增加。我们解释这种行为的冰晶界迁移。
2010-12-31 cond-mat.soft
Arrested phase separation in a short-ranged attractive colloidal system: A numerical study
我们数值研究了通过短程吸引势相互作用的胶体体系中相分离和动力学捕获之间的竞争。在低于临界温度的两个不同的温度下淬火平衡流体构型，并在它们的时间演化过程中进行跟踪。在所研究的最低值$T$下，相分离过程被致密相中有吸引力的玻璃的形成所中断。在较高的$T$下，没有观察到停滞，并且相分离过程在模拟的时间窗内无休止地进行。玻璃的最终结构以冻结的旋节分解峰的形式保留中断的相分离过程的记忆，其位置和幅度由平均堆积分数控制。我们还讨论了时间演化的非遍历性参数，提供证据的逐步减少本地化长度上增加的包装分数。最后，我们确认，报告的结果是独立的微观动力学。
2005-05-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Kinetic control of the coverage of oil droplets by DNA-functionalised colloids
我们报告了一项研究的可逆吸附的DNA涂层胶体互补功能化油滴。我们表明，它是可能的控制胶体颗粒的油滴的表面覆盖率，利用这一事实，即在缓慢吸附，成分逮捕发生之前，结构逮捕发生。因此，我们可以制备胶体包覆的油滴与“冻结”程度的加载，但完全遍历胶体动力学的液滴。我们说明了吸附的胶体相的平衡性质，通过探索准二维（2D）相行为的吸附胶体的影响下的耗尽相互作用。我们提出了一个简单的模型，说明了组成逮捕和结构遍历的性质模拟。
2016-03-18 cond-mat.soft
Thermodynamics of interface in the freezing of colloidal suspensions: from macroscale to the microscale
冰透镜效应在冻胀研究中一直存在争议。通过阐明界面处的力学平衡和热力学平衡，我们提出了从宏观尺度到微观尺度的水/冰界面的胶体悬浮液的冻结热力学。克拉珀龙方程的应用证实了在宏观尺度和微观尺度通过曲率效应。界面处的热力学表明，冰的透镜化/带状化是由孔隙冰的生长引起的，由临界曲率过冷度决定，而不是由冻结边缘的临界断裂决定。研究还表明，在水/冰界面前的颗粒层中多孔结构的堆积状态决定了冰的透镜化行为。本文的研究结果与以往胶体悬浮液冷冻的研究结果不同，对这一领域的研究具有一定的指导意义。
2017-03-23 cond-mat.soft
Defect Dynamics in Artificial Colloidal Ice: Real-Time Observation, Manipulation and Logic Gate
我们研究了胶体自旋冰系统中的缺陷动力学，该系统是通过填充具有排斥相互作用的磁性胶体的双阱岛的正方形晶格来实现的。我们重点关注缺陷在基态的收缩，以及亚稳态偏置状态下的收缩/膨胀。结合实时实验与模拟，我们证明了这些缺陷的行为像新兴的拓扑单极遵守库仑定律与额外的线张力。我们进一步展示了如何实现一个完全可复位的“或非”门，这为基于拓扑磁单极子运动的纳米级逻辑器件的制造提供了指导。
2016-12-23 cond-mat.soft
Engineering of frustration in colloidal artificial ices realized on microfeatured grooved lattices
人工自旋冰系统，即相互作用的单畴铁磁岛的晶格，迄今已被用作晶格拓扑引起的挫折的微观模型，允许自旋排列和纹理的直接可视化。然而，工程的挫折冰状态，其中个人的自旋可以在原地操纵和实时观察他们的集体动力学仍然是两个具有挑战性的任务。受最近理论进展的启发，在这里，我们实现了一个人工自旋冰系统的胶体版本，使用相互作用的可极化粒子局限于晶格中的引力陷阱。我们定量地表明，冰的选择规则出现在这个受挫的软物质系统通过调整微观单元之间的对相互作用的强度。通过对粒子位置和偶极耦合的独立控制，我们引入了类螺旋缺陷和弦，并使用具有定义的手性的环作为存储二进制信息的基本单元。
2016-02-02 cond-mat.soft
Transition between ground states in square anisotropic artificial colloidal ice
Tecnológico de Monterrey, Escuela de Ingeniería y Ciencias（蒙特雷科技大学，工程与科学学院）
研究人工胶体冰中基态转变，通过旋转外部磁场引入各向异性相互作用，观察到最终构型与场旋转速率ω有关，高角速度下有无缺陷最终状态，低速率时系统陷入部分有序亚稳态。
2026-07-29 cond-mat.soft
Reversible gelation and dynamical arrest of dipolar colloids
我们使用分子动力学模拟的一个简单的模型表明，分散体的轻微拉长的胶体颗粒与长程偶极相互作用，如铁磁流体，可以形成一个物理（可逆）凝胶在低体积分数。在冷却时，粒子首先自组装成交联链的瞬时交联网络，然后在低得多的温度下，经历动力学转变到具有破坏遍历性的动态捕获状态。从瞬态到冻结凝胶的这种转变的特征在于动态特征，这让人想起在更密集的分散体中的堵塞。
2007-03-06 cond-mat.soft
Low temperature behaviour and glass line of the symmetrical colloidal electrolyte
我们报告的低温行为的胶体电解质的分子动力学模拟，其中的静电相互作用建模使用有效的屏蔽相互作用的装置。在以前的工作中，我们发现了一个区域的气液共存位于低$T$ -低$ρ$区域。在远低于临界温度的温度下，系统不能达到平衡，即气-液转变被阻止。已经确定了两种不同的机制导致停滞：最低$T$中的凝胶化和中间$T$值处的拥挤，后者与双结点和玻璃线之间的交叉点相关。为了测试后者，在这个交叉点附近的胶体电解质的动力学已经计算和比较的理想MCT的普遍预测。在其他玻璃形成液体中，我们发现这个平均场论和这个复杂系统的动力学之间的良好协议，虽然它失败的过渡。有趣的是，在该区域，我们发现该系统的动力学主要由空间相互作用驱动，显示出排斥性胶体玻璃的所有典型性质。最后，等扩散系数线表明，在这个系统与短程吸引力，没有重入玻璃现象，而不是单组分系统。
2007-01-17 cond-mat.soft
Equilibrium route to colloidal gellation: mixtures of hard sphere-like colloids
为了研究耗尽驱动胶体混合物中动力学停滞和相分离之间的相互作用，计算了大尺寸比硬球混合物的双结点线和非遍历线.类似于硬核加短程有效吸引的情况，在这种混合物中可以发生物理凝胶化而不与流体相分离竞争。这种行为，由于在耗尽电位的振荡应涉及所有简单的混合物与非理想的耗尽剂，证明其动力学性质的进一步研究。
2008-11-17 cond-mat.soft
The Inner Phases of Colloidal Hexagonal Ice
使用数值模拟，模仿最近的实验，六角胶体冰，我们表明，胶体六角人工自旋冰表现出内相在其冰状态，以前没有观察到。在胶体-胶体排斥力的作用下，初始顺磁性体系转变为无序冰态，然后与无序胶体形成拓扑电荷有序态，最后达到三重简并有序铁磁态。这让人联想到，但又与磁戈薇自旋冰模拟物的内相不同。这两个系统内部相态的不同可以用它们在能量学和阻挫上的不同来解释。
2017-12-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamical Arrest in Attractive Colloids: The Effect of Long-Range Repulsion
我们通过三维荧光共聚焦显微镜研究了具有短程吸引和长程排斥相互作用的模型胶体颗粒悬浮液中的凝胶化。在低填充分数下，颗粒形成稳定的平衡团簇。在增加填充分数时，簇的尺寸增大并且变得越来越各向异性，直到最终在凝胶化时缔合成完全连接的网络。我们在凝胶结构中发现了令人惊讶的顺序。空间和取向的相关性分析表明，凝胶是由致密链的颗粒从共享四面体集群。我们的研究结果意味着，动态逮捕发生通过集群的增长和协会。
2005-06-22 cond-mat.soft
Ice Rule Fragility via Topological Charge Transfer in Artificial Colloidal Ice
人造粒子冰是受约束、相互作用的粒子的模型系统。他们已被引入理论研究冰流形出现挫折，随着畴壁和晶界动力学，掺杂，钉扎脱钉，控制运输的拓扑缺陷，雪崩和记忆效应。最近，这种基于粒子的冰已经通过纳米图案超导体或引力捕获胶体中的涡旋实验实现。在这里，我们证明，虽然这些冰通常被认为是等同于磁自旋冰，他们可以访问一个新的频谱的现象，是无法访问后者。通过实验、理论和模拟，我们证明了在混合配位几何中，熵驱动的负单极子自发地以由顶点混合比确定的密度出现。与其基于自旋的类似物不同，胶体系统显示出“脆弱的冰”流形，其中局部能量学反对冰规则，而不是通过全局拓扑电荷守恒来执行。脆弱的胶体冰，拓扑稳定，可以自发地打破拓扑电荷转移。
2018-10-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Effect of electrolyte on the microstructure and yielding of aqueous dispersions of colloidal clay
钠蒙脱石是一种天然粘土矿物，在自然界中含量丰富。这种矿物的带电和各向异性的血小板的水分散体表现出非遍历动力学逮捕状态，从软玻璃相为主的粒子间排斥盐诱导的吸引力相互作用稳定的胶体凝胶。当分散介质中的盐浓度系统地变化时，分散体的粘弹性和屈服应力在临界盐浓度下表现出非单调行为，从而表明分散体微观结构的形态变化。我们使用低温扫描电子显微镜直接可视化这些动力学停滞相的微观结构。我们观察到存在的蜂窝状网络形态的盐浓度范围很广。过渡的凝胶形态，占主导地位的重叠硬币（OC）和卡（HoC）协会的粘土颗粒在低盐浓度的一个新的网络结构占主导地位的面对面凝聚的血小板，观察整个临界盐浓度。我们进一步评估这些凝胶在重力下使用电声的稳定性。这项研究，进行了浓缩粘土分散体的外部添加的盐的浓度范围很宽，是有用的，在我们的许多地球物理现象，涉及盐引起的天然粘土矿物的聚集的理解。
2015-07-10 cond-mat.soft
Doped Colloidal Artificial Ice
我们研究方形和戈薇人工自旋冰的胶体限制在阵列的双阱陷阱。与磁性人工自旋冰不同，胶体和涡旋人工自旋冰的实现允许通过双重占据单个陷阱来创建掺杂位点。我们发现，掺杂正方形和戈薇冰的几何形状产生相反的效果。对于方形冰，掺杂在基态配置中产生局部激发，其随着温度升高而产生局部熔化效应。相反，可果美冰基态可以吸收掺杂电荷而不产生非基态激发，而在升高的温度下，单个胶体的跳跃在掺杂位点附近被抑制。这些结果表明，在方形冰，掺杂增加了简并有序的基态，并创建本地的薄弱点，而在戈薇冰，它具有高度简并的基态，掺杂本地降低简并创建本地硬区。
2015-07-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Crystallization and gelation in colloidal systems with short-ranged attractive interactions
本文系统地研究了短程吸引胶体体系的平衡相图与非平衡相图之间的关系。使用Monte Carlo和布朗动力学模拟，我们发现一个窗口的增强结晶，这是有限的，在高的相互作用强度的动力学放缓，并在低的相互作用强度的高成核势垒。我们发现，通过两个阶段的结晶过程中的亚稳态气-液双节点的结晶是增强。首先，观察到稠密液体的形成，其次晶体在稠密流体内成核。此外，我们发现，在低胶体包装分数的流体的集群，并在较高的胶体包装分数的一个deletating网络由于逮捕气-液相分离，我们确定与凝胶化。我们发现，这种逮捕是由于结晶在低相互作用能，它是由在高相互作用强度的动力学减慢。同样，我们观察到，在低胶体填充分数形成的集群是结晶在低的相互作用能，但在高的相互作用能玻璃。星系团在相遇时合并。
2008-10-02 cond-mat.soft
Dynamic Control of Topological Defects in Artificial Colloidal Ice
我们演示了使用外部场来稳定和控制自旋冰中连接拓扑单极子的缺陷线。为了确定性，我们进行布朗动力学模拟与现实的单位模仿实验实现的人工胶体自旋冰系统，并显示如何缺陷线可以生长，收缩或移动的直接和交变场的作用下。不对称的交变偏置场可以使缺陷线在任一方向上棘轮运动，使得可以将线精确地定位在期望的位置。这种操纵可以用来在这些超材料中实现快速，密集和移动的信息存储。
2016-09-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Speed-dependent ice bandings in freezing colloidal suspensions
冻融过程中速度相关冰带的形成机理是冻融过程中的一个重要问题，对冻融过程和材料科学具有重要意义。通过定量实验，我们提出了一个可能的机制，速度依赖的冰带，通过集中的颗粒堆积密度和动态界面过冷度。冻结界面前的颗粒堆积密度随着牵引速度的增加而减小，这归因于颗粒的速度依赖性堆积。通过影响孔隙冰的曲率过冷度，粒子的速度依赖性堆积可以用来解释速度依赖性的冰带厚度。得到了动态界面过冷度，并给出了瞬态界面位置、速度和过冷度的定量细节。所有的证据表明，速度相关的颗粒包装和动态界面过冷度是负责速度相关的冰带。
2017-12-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Time lapse, three dimensional in situ imaging of ice crystal growth in a colloidal silica suspension
胶体悬浮液的冷冻在许多自然和工程过程中遇到，例如土壤的冷冻，食品工程和低温生物学。它也可以用作多孔材料和复合材料的生物启发，多功能和环保的加工路线。然而，它仍然是一个令人困惑的现象，有许多无法解释的特点，由于系统的复杂性和空间和时间尺度的过程中，应该进行调查。在这里，我们证明了快速X射线计算机断层成像的兴趣，以提供时间推移，三维，在原位成像的冰晶生长的胶体二氧化硅悬浮液。实验测量表明，胶体浓度的局部增加并不影响晶体的生长动力学，直到胶体颗粒变得紧密堆积。对于比冰晶小得多的颗粒，浓缩的胶体悬浮液相当于具有较高粘度和由胶体颗粒浓度决定的凝固点的简单液相。
2018-03-29 cond-mat.soft physics.app-ph
Ice Rule Breakdown and frustrated antiferrotoroidicity in an artificial colloidal Cairo ice
本研究结合实验与模拟，探讨了Cairo几何结构人工胶体冰的低能态与拓扑缺陷，发现增强磁场会导致冰规则破缺，正负单极子分别聚集并屏蔽，系统呈现高度简并的受挫反铁环向极化无序态。
2023-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Study of dynamical heterogeneities in aging colloidal nanoclay suspensions
合成粘土Laponite的水悬浮液经历从液体状遍历状态到玻璃状非遍历停滞状态的转变。在非常类似于在过冷液体中观察到的动力学减速的观察中，Laponite悬浮液中的动力学停滞现象伴随着$α$ -弛豫时间随着样品老化时间$t_{w}$的增加而增长。在接近玻璃化转变的玻璃形成液体中观察到的普遍存在的动力学减速和脆弱行为通常归因于不同动力学不均匀性的大小的增长。在这篇文章中，我们提出了在老化胶Laponite粘土系统的动力学不均匀性的表征通过调用三点动态磁化率形式主义。在动态光散射实验中，研究了平均两点强度随时间变化的自相关性及其对控制参数$t_{w}$的敏感性。由Kohlrausch-Williams-Watts方程推导出的弛豫时间尺度分布随$t_{w}$的增大而变宽，表明非均匀动力学减速。采用一种合适的形式来计算三点关联函数的老化胶体悬浮液的主要控制参数是$t_{w}$。计算的三点动态磁化率呈现出一个峰，峰高随着$t_{w}$的发展而增加。动力学关联粒子的数目最初随着$t_{w}$的增加而快速增加，然后在接近非遍历转变点时逐渐减慢，这一观察结果与有关过冷液体的报道一致.我们的研究证实了Laponite悬浮液中动力学不均匀性的增长，从而对这些各向异性、带电的胶体粘土纳米颗粒的老化悬浮液的脆弱的过冷液体样动力学提供了新的认识。
2016-10-14 cond-mat.soft
Diffusive and arrested-like dynamics in currency exchange markets
本文研究了胶体动力学与欧元-美元货币兑换市场（EURUSD）动力学之间的对称性。我们考虑了2001年至2015年之间的时间范围内的欧元兑美元价格，我们发现该市场的波动分布与处于过冷或被捕状态的胶体粒子的波动分布之间存在显着的定性对称性。特别是，我们发现，用于逮捕的物理系统的模型是适合描述欧元兑美元的波动分布。而相应的均方价格位移（MSPD），欧元兑美元是扩散的所有年份，当集中在选定的时间框架内的一天，我们发现一个两步MSPD时，纽约证券交易所市场关闭，在过冷系统的动态。这可以通过查看价格相关函数和非高斯参数来证实，并且可以通过理论模型来描述。我们讨论了这个类比的起源和含义。
2017-03-09 cond-mat.soft physics.soc-ph q-fin.ST
Structuring Colloidal Gels via Micro-Bubble Oscillations
局部（重新）结构化胶体凝胶$\unicode{x2013}$微米级颗粒形成一个连接的网络与逮捕的动力学$\unicode{x2013}$，使系统的微机械和流变性能的精确调谐。最近的一项实验研究[B]。圣米歇尔湾Petekidis和V.Garbin，软物质$\boldsymbol{18}$，2092（2022）]表明，通过声学调制嵌入的微泡可以发生快速重构。在这里，我们进行布朗动力学模拟，以了解嵌入胶体凝胶的结构上的振荡微泡的机械效果。我们的模拟揭示了一个六角形紧密包装的重组范围内，是可比的振幅的振荡。然而，我们无法再现实验中观察到的凝胶结构$\unicode{x2013}$的数十个振幅$\unicode{x2013}$的出乎意料的长程修饰。这表明在今后的工作中应考虑包括长期效应，如流体流动。
2022-11-04 cond-mat.soft
Topological Boundary Constraints in Artificial Colloidal Ice
边界的影响以及如何利用边界来影响几何挫折系统的整体行为都是长期存在的难题，通常被降级为次要角色。在这里，我们使用数值模拟和“概念验证”实验来证明，可以设计边界来控制胶体人工冰的散装行为。我们表明，反铁磁前沿部队系统迅速达到基态（GS），而不是通常实施的开放或周期性的边界条件。我们还表明，战略性地将缺陷放置在角落产生新的量子态，或拓扑字符串，这是由于竞争GS地区的散装。我们的研究结果可以推广到其他受挫的微和纳米结构的边界条件，可以与光刻技术工程。
2021-04-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Theory and simulation of gelation, arrest and yielding in attracting colloids
我们提出了一些最近的理论和模拟结果，解决在高和低体积分数的胶体凝胶化的现象，在存在的短程吸引力的相互作用。我们讨论了模式耦合理论的能力和适应性，以解决密度和/或动态的强异质性的情况。我们包括一个讨论的影响的吸引力的剪切稀化和屈服行为下流。
2004-03-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Competing orders for the colloidal kagome ice: the importance of in-trap motion of the particles
人造冰系统已经被设计成复制在受抑自旋系统中观察到的典型现象。在这里，我们提出了一个详细的理论分析的基础上蒙特卡罗模拟的低能量阶段的人工胶体冰系统，最近推出的冰系统，其中的合奏排斥胶体是二维的重力限制在一个双井晶格在一对一的填充。由最近的布朗动力学模拟结果引发[A. Libál等人，Phys.Rev.Lett. 120，027204（2018）]，我们分析了当降低温度时在蜂窝几何结构中发生的能量学和相变（在kagome晶格上实现自旋冰系统的模拟）。当粒子被限制在势阱的两个极小值时，我们恢复了与偶极自旋冰系统相同的相图，具有长程有序的手征基态。与此相反，当考虑粒子的运动和他们的陷阱内的弛豫，我们观察到在低温下的铁磁有序。这一观察突出了人工冰系统中胶体的连续运动所起的重要作用。
2019-02-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Structural and dynamical features of multiple metastable glassy states in a colloidal system with competing interactions
短程吸引力和长程排斥力相互竞争的系统本质上是失败的，导致它们的结构和动力学要么由介观有序要么由亚稳态无序主导。在这里，我们报告后一种情况下，在一个胶体系统与远程静电排斥和短程耗尽的吸引力。我们发现各种状态表现出缓慢的非扩散动力学：凝胶，玻璃态的集群，和一个国家让人想起维格纳玻璃。改变相互作用，我们发现一个连续的交叉之间的维格纳和集群玻璃态，和一个尖锐的不连续过渡之间的维格纳玻璃态和凝胶。这种差异反映了这样一个事实，即动态逮捕是由排斥的两个玻璃态和吸引力的情况下的凝胶。
2010-02-08 cond-mat.soft
Topology Restricts Quasidegeneracy in Sheared Square Colloidal Ice
二维方形冰基态简并的恢复是几何挫挫领域的一个重大挑战，具有深远的基础意义，如顶点模型的实现和理解降维的效果。我们结合实验，理论和数值模拟来证明，剪切方形胶体冰部分恢复的基态简并为广泛的场强和晶格剪切角。我们的方法开辟了一条途径，工程一类新的挫折的微观和纳米结构的基础上剪切磁晶格在广泛的软和凝聚态物质系统。
2020-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Attraction-enhanced emergence of friction in colloidal matter
该研究通过吸引胶体模型与计算机模拟，揭示了粒子取向动力学随配位数增加呈指数减慢的摩擦涌现机制，建立了摩擦、配位与粒子间相互作用的定量关系，为利用摩擦调节颗粒材料机械性能提供了关键基础。
2025-08-11 cond-mat.soft
Nonequilibrium continuous phase transition in colloidal gelation with short-range attraction
吸引力的胶体颗粒动态逮捕到平衡结构，称为凝胶化，是生物物理学，材料科学，纳米技术，食品和化妆品应用的核心，但缺乏完整的理解。特别是，对于中间粒子密度和吸引力，结构形成过程仍然不清楚。在这里，我们表明，短程吸引粒子的凝胶化是由一个非平衡渗流过程。我们结合实验临界Casimir胶体悬浮液，数值模拟和分析建模与主动力学方程表明，集群的大小和相关长度发散指数分别为1.6和0.8，符合渗流理论，而细致平衡的颗粒附着和脱离过程被打破。簇质量表现出幂律分布与指数-3/2和-5/2之前和之后的渗流，预测的解决方案的主动力学方程。这些结果揭示了一个非平衡连续相变统一的结构逮捕和屈服到相关的框架。
2020-07-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Emergent charge crystallization and frustration in a particle anti-spin Ice
Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学）；Institute of Complex Systems (UBICS), Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学复杂系统研究所）；Theoretical Division, Center for NonLinear Studies, Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室非线性研究理论部）
本文首次实现反铁冰系统，通过改变传统铁冰规则，展示电荷最大化而非最小化，揭示反铁冰中新的摩擦机制与拓扑电荷摩擦。
2026-03-31 cond-mat.soft
Ice-lens formation and geometrical supercooling in soils and other colloidal materials
我们提出了一个新的，物理直观的模型，冰透镜的形成和增长过程中冻结的土壤和其他密集的，颗粒悬浮液。受实验证据的启发，我们考虑在冻结土壤中的冰填充裂缝的增长。在低温下，裂缝中的冰对裂缝壁施加很大的压力，最终导致裂缝裂开。我们表明，裂纹将在土壤中传播，形成一个新的透镜。这一过程受两个因素控制：土壤的凝聚力和土壤中水的几何过冷;引入了一个新概念来测量形成新冰透镜体的可用能量。当过冷度超过一个临界值（与土壤的内聚强度成比例）时，就会形成一个新的冰透镜体。冰透镜体形成和生长的这个条件不需要任何特别的经验假设，并且解释了周期性的冰透镜体是如何在有或没有冻结边缘的情况下形成的。所提出的机制是在良好的协议与实验，特别是解释冰透镜体斑图形成，并与新的透镜体的生长起伏率激增。重要的是，对于没有冻结边缘的系统，冰透镜体的形成和冻胀可以预测，只有土壤的未冻结属性。我们用我们的理论来估计冰透镜的生长温度获得定量协议与有限的实验数据，目前可用的。最后，我们提出了可能进行的实验，以更详细地验证这一理论。该理论是可推广到复杂的自然土壤的情况下，因此，应该是有用的预测宏观的冻胀率。
2011-09-09 cond-mat.soft physics.geo-ph
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
Structure and dynamics of colloidal depletion gels: coincidence of transitions and heterogeneity
通过短程吸引相互作用形成的胶体耗尽凝胶的结构异质性的转变与它们的动力学逮捕。该系统是一个密度和折射率匹配的悬浮液的体积分数为0.20聚（甲基丙烯酸甲酯）胶体与非吸附的消耗剂聚苯乙烯添加在消耗剂胶体的尺寸比为0.043。随着短程吸引相互作用强度的增加，团簇的结构变得越来越不均匀，其特征在于数量密度波动，并动态固定，其特征在于单粒子均方位移。悬浮液中游离胶体的数量也逐渐下降。当穿过一个不动的团簇到凝胶的转变时，结构的不均匀性突然降低。同时，平均单粒子动力学饱和的本地化长度的顺序的短程吸引力的潜力范围。不动的集群和凝胶制度表现出动力学的不均匀性。单粒子位移的非高斯分布揭示了两个不同长度尺度上的动力学轨迹的增强种群。类似的依赖关系的数量密度波动，自由粒子数和动态长度尺度的顺序的范围内的短程吸引力表明一个集体的结构起源的动态异质性胶体凝胶。
2006-06-06 cond-mat.soft
Investigation of the dynamical slowing down process in soft glassy colloidal suspensions: comparisons with supercooled liquids
从动态光散射（DLS）实验中获得的强度自相关函数估计的主要和次要的松弛时间尺度的老化胶态悬浮液的Laponite。这些松弛过程的动态减慢相比，在脆弱的过冷液体的观察，通过建立一个一对一的映射之间的等待时间，因为过滤的Laponite悬浮液和逆的温度的过冷液体，是迅速淬火对它的玻璃化转变温度。新的时间尺度，如Vogel时间和Kauzmann时间，被提取来描述Laponite悬浮液中的动力学停滞现象。结果是强烈地让人联想到那些从接近其玻璃化转变的过冷液体中提取的，它表明，每个Laponite浓度计算的Vogel时间近似等于Kauzmann时间，并且存在一个强耦合的主和次级松弛过程之间的老化Laponite悬浮液。此外，这里给出的实验数据清楚地表明了Laponite悬浮液在样品浓度范围内的老化动力学的自相似性质。
2013-12-04 cond-mat.soft
Translational and Rotational Dynamics of Colloidal Particles Interacting through Reacting Linkers
许多工作已经研究了携带形成可逆的颗粒间连接的连接剂的微米级颗粒之间的有效相互作用。这些研究允许理解通过配体-受体相互作用相互作用的胶体的平衡性质。然而，了解多价相互作用的动力学仍然是一个悬而未决的问题。在这里，我们研究如何分子的细节的链接，如反应速率，其中粒子间的联系形成/打破，影响交联胶体对的相对动力学。使用模拟方法跟踪互补连接器之间的单个结合/解结合事件，我们合理化最近的实验，并证明粒子的界面可以在交联的同时相互移动。我们澄清了从扩散胶体开始，当增加颗粒间连接的数量或降低反应速率时，动力学如何变得停滞。在被捕获之前，颗粒通过滚动运动扩散。检测滚动运动的能力将有助于揭示宿主-病原体相互作用的新情况。
2019-09-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Kinetic Arrest Originating in Competition between\linebreak Attractive Interaction and Packing Force
我们讨论的情况下，吸引力和排斥部分的粒子间的潜力都有助于显着的玻璃形成。我们引入方阱势作为这种情况下的原型模型，和{ \it拒绝}的Baxter作为一个有用的模型进行比较，玻璃上的实验，根据我们的治疗模式耦合理论。我们提出了明确的结果，各种井的宽度，并表明，窄井，有一个有用的分析公式，将适合于实验工作在胶体科学领域。我们提出的问题，是否在一个更精确的治疗，粘球极限可能有一个无限的玻璃化转变温度，或高，但有限的。
2001-11-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Interface instability modes in freezing colloidal suspensions - revealed from onset of planar instability
冷冻胶体悬浮液广泛存在于自然界和工业中。界面不稳定性是理解胶体悬浮液冷冻过程中斑图形成的重要因素。然而，界面不稳定模式，冰带或冰纹的起源，仍然不清楚。到目前为止，对界面失稳的发生还缺乏现场实验观测。本文通过对定向凝固胶体悬浮液中平面界面不稳定性初始瞬态阶段的直接成像，提出了三种界面不稳定性模式：Mullins-Sekerka不稳定性、整体分裂不稳定性和局部分裂不稳定性。这三种失稳模式均来自于溶质边界层和颗粒边界层的竞争，而这种竞争只有在定向凝固平面失稳的初始瞬态阶段才能揭示出来。
2016-04-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Observation of empty liquids and equilibrium gels in a colloidal clay
本研究针对斑片状胶体相图相关理论预测缺乏实验验证的问题，在复杂胶体黏土中首次观测到空液体与平衡凝胶，并结合数值模拟验证了理论预测，为软材料设计提供了实验依据。
2023-08-28 cond-mat.soft
A high -quality and -throughput colloidal lithography by mechanical assembly and ice-based transfer
本文提出结合摩擦组装与冰辅助转印的高通量胶体光刻方法，实现无缺陷颗粒单层，并验证其在红外抗反射涂层和无配体T细胞激活中的应用。
2025-06-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
Tunable Crystalline Order and Growth Kinetics in 2D Binary Colloidal Self-assembly Driven by Depletion Interactions
本研究通过实验与分子动力学模拟发现，在耗散相互作用驱动的二维二元胶体自组装中，杂质颗粒比例增加会降低取向有序度并导致动力学受阻，其无序组装源于组装动力学的挫败而非拓扑挫败。
2024-10-21 cond-mat.soft
Competing chemical and hydrodynamic interactions in autophoretic colloidal suspensions
在自泳胶体的表面，滑移速度产生于局部化学梯度，这是粒子构型和活性的多体函数。对于快速的化学扩散，加上滑移诱导的流体动力学相互作用，我们推导出胶体之间的化学流体动力学力和扭矩。在无滑动壁附近，力可以表示为非平衡势的梯度，通过调节活动的类型，可以从排斥力变为吸引力。当这个潜在的障碍，我们发现逮捕相分离的平均集群大小设置由竞争的化学和流体动力。这些反过来控制的单极和偶极贡献的活性化学表面通量。
2019-06-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Unexpected drop of dynamical heterogeneities in colloidal suspensions approaching the jamming transition
当接近玻璃（在分子流体\cite{Donth}中）或堵塞（在胶体和颗粒\cite{LiuNature1998}中）转变时，动力学急剧减慢，没有明显的结构变化。动力学异质性（DH）起着至关重要的作用：结构松弛通过尺寸为$ξ$ \cite{WeeksScience2000,DauchotPRL2005,Glotzer,Ediger}的颗粒“斑点”的相关重排发生。在接近这些转变时，$ξ$在玻璃形成体\cite{Glotzer,Ediger}、胶体\cite{WeeksScience2000,BerthierScience2005}和受驱动的颗粒状材料\cite{KeysNaturePhys2007}中生长，从而加强了玻璃和堵塞转变之间的相似性。然而，很少有人知道的DH的行为非常接近动力学逮捕。在这里，我们在胶体中测量"动态磁化率“的最大值，$χ^*$，其生长通常与$ξ$ \cite{LacevicPRE}的生长相关。$χ^*$最初随着体积分数$ϕ$而增加，如在\cite{KeysNaturePhys2007}中，但在非常接近堵塞时显著地下降。我们表明，这种意想不到的行为的结果之间的竞争的增长$ξ$和减少颗粒位移与重排在非常密集的悬浮液，揭示了一个比预期的情况更丰富。
2008-07-02 cond-mat.soft
Bijels Containing Magnetic Particles: A Simulation Study
双连续的、界面堵塞的乳化凝胶（bijels）代表一类软固体材料，其中两种不混溶流体的互穿域通过界面胶体单层稳定。这种结构可以通过从最初的单相胶体悬浮液中捕获的旋节分解来形成。在这里，我们探讨晶格玻尔兹曼模拟使用磁性胶体在Bijels的可能影响。这可以允许在形成期间或之后通过施加磁场或场梯度来对结构进行附加控制。这些影响对于基于常规铁磁流体中使用的磁性纳米颗粒的典型参数来说是适度的，尽管显著更大的颗粒在这里可能是合适的。场梯度效应，这是累积在一个样品，然后可以允许一个路线，为控制崩溃的bijels，因为他们做的颗粒稳定的液滴乳液。
2011-01-17 cond-mat.soft
Glassy dynamics in asymmetric binary mixtures of hard-spheres
二元硬球混合物是具有竞争时间和长度尺度的多体系统的最简单表示之一。该模型与从根本上理解材料的结构和动力学性质有关，例如金属熔体，胶体，聚合物和生物基复合材料。它还使我们能够研究不同的尺度如何影响多组分玻璃形成液体的物理行为;这个问题仍然有待统一的描述。在这方面的贡献，我们报告不同的动态逮捕过渡高度不对称的二元胶体混合物，即，一个单一的玻璃大颗粒，其中的小物种仍然遍历，和双玻璃同时逮捕两个组件。当混合物接近任何玻璃化转变时，两个物种的集体动力学的弛豫变得耦合。在单玻璃域中，由于大球体的结构而发生空间调制，这是在双玻璃域中未观察到的特征。相反，小颗粒和大颗粒的\emph{self}动力学的弛豫在两个转变的边界处变得解耦;大的物种总是显示动力学逮捕，而小的物种仅在双层玻璃中出现逮捕。因此，为了获得不同的玻璃态的全貌，需要考虑到这两个物种的动力学。
2018-07-25 cond-mat.soft
Effect of chain stiffness on the dynamics and microstructure of crystallizable bead-spring polymer melts
我们在三种不同刚度的链的模型未缠结的聚合物熔体中模拟动力学：柔性的，中间的，和棒状的。柔性和棒状链，容易固化成紧密堆积的晶体（分别与随机取向和向列对齐的链），显示简单的熔体动力学与Arrhenius温度的依赖性和不连续的变化凝固后。然而，中间刚度链是脆弱的玻璃形成显示Vogel-Fulcher动力学逮捕，尽管事实上，他们也具有向列型紧密堆积的结晶基态。要连接这种差异的动态熔体的不同微观结构，我们研究如何不同的结构措施，包括最近引入的胶体系统的研究中的集群级指标，随链刚度和温度。没有发现动力学停滞的明确的静态结构原因，但是，我们发现，中刚度链显示出质的不同的动力学不均匀性。具体来说，它们的弦状相关运动（合作重排）是相关的方式没有发现任何灵活的或棒状链沿链骨架。这种激活的“爬行”运动似乎是这些系统观察到的动力学停滞的原因，并表明控制结晶的因素与聚合物中的玻璃形成竞争可能非单调地依赖于链刚度。
2016-05-13 cond-mat.soft
Correlation between crystalline order and vitrification in colloidal monolayers
我们在一个近似于硬盘的准二维胶体模型系统中实验研究了局域结构与动力学滞止之间的关系。我们将多分散性引入系统以抑制结晶。压缩时，结构弛豫时间的增加伴随着局部六方对称的出现。检查系统的动力学异质性，我们确定了三种类型的运动：“零维”对应于β-松弛，“一维”或弦状运动和“二维”运动。动态异质性与局部有序性相关，即局部六边形区域更可能是动态慢的。然而，我们发现，对应于动态异质性和局部结构的长度尺度并没有出现一起接近玻璃化转变的规模。
2014-12-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
