Externally driven local colloidal ordering induced by a pointlike heat source
Externally driven local colloidal ordering induced by a pointlike heat source
复制标题
由点状热源引起的外部驱动的局部胶体排序
DOI：
10.1103/physrevresearch.1.033200
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发表时间：
2019
影响因子：
4.2
通讯作者：
Tanaka Hajime
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Bruot Nicolas;Tanaka Hajime
我们在这里研究了点状热源如何在胶体悬浮液中诱导相变，这种热源是光学捕获的金属氧化物粒子吸收光。我们发现，热电泳法增加了氧化物颗粒周围的胶体数密度，导致了固体团簇的出现。我们基于热电泳法的分析表明，固-液界面的位置完全由流体状态下的颗粒浓度分布与相变体积分数的关系决定，团簇的大小不受热力学的其他影响。在这个系统中，我们观察到面心立方晶体、非晶态和二十面体有序结构的形成。这表明，在空间控制的非均匀生长的外部半移势下，非平凡有序的可能性很大，这种外部半移势比壁软，但在几个颗粒直径的尺度上有很大的变化。由于粒子添加到团簇中的速度是可调的，我们认为这种方法可以用来研究致密化与局部空间约束效应、动力学和有序化的复杂相互作用。
We study here how phase transitions are induced in colloidal suspensions by a pointlike heat source, an optically trapped metal-oxide-particle absorbing light. We find that thermophoresis increases the number density of colloids around the oxide particle, leading to the appearance of solid clusters. Our analysis based on thermophoresis reveals that the solid-fluid interface position is purely determined by the relationship of the particle concentration profile in the fluid state with the volume fraction of the phase transition, and no other effect of thermodynamics is seen in the cluster sizes. In this system, we observe the formation of face-centered-cubic crystals, amorphous states, and structures with icosahedral order. This shows a rich possibility of nontrivial orderings under spatially controlled heterogeneous growth in external semisoft potentials that are softer than walls but with substantial variations at the scale of a few particle diameters. Because of the tunable rate of the addition of particles to the clusters, we propose that this method could be used to study the complex interplay of densification with local spatial confinement effects, kinetics, and ordering.
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