牛眼图案上胶体的临界卡西米尔悬浮
软凝聚态物质
2024-09-16 v1
摘要
临界卡西米尔力产生于浸没在近临界流体中的粒子或表面之间，其符号由表面性质决定，强度可通过微小的温度变化进行调控。在此，我们展示了如何利用这种力来捕获胶体粒子，并将其悬浮在具有牛眼图案的基底上方，该图案由一个表面性质与基底其余部分相反的环组成。通过使用Derjaguin近似和平均场计算，我们发现球形胶体在此类图案化表面上的行为丰富多样，包括沉降到环上以及悬浮在环上方（环悬浮）或牛眼中心上方（点悬浮）。在Derjaguin近似框架内，我们计算了点悬浮的悬浮图，展示了捕获势的深度和胶体悬浮的高度，两者均取决于图案性质、胶体尺寸和溶液温度。我们的计算揭示，当系统偏离临界点时，点悬浮对应的参数空间会缩小；而令人惊讶的是，捕获力反而会增强。我们讨论了利用临界卡西米尔悬浮按尺寸分选胶体以及确定系统距临界点的热力学距离的应用。我们的结果表明，临界卡西米尔力为控制胶体在图案化表面的行为提供了丰富的机会。
关键词
引用
@article{arxiv.2409.08366,
title = {Critical Casimir levitation of colloids above a bull's-eye pattern},
author = {Piotr Nowakowski and Nima Farahmand Bafi and Giovanni Volpe and Svyatoslav Kondrat and S. Dietrich},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.08366},
year = {2024}
}