受限胶体硬圆盘体系的流变学

胶体可被视为“大原子”，因此是原子与分子体系的良好模型。胶体硬圆盘因此是二维材料的良好模型，尽管其相行为已被充分表征，其流变学却相对较少受到关注。在此，我们利用一种新颖的、粒子分辨的实验装置以及互补的计算机模拟，来测量极端受限下准硬圆盘胶体的剪切流变学。具体而言，我们将准二维硬圆盘限制在一个由27个处于光阱中的粒子构成的圆形“围栏”中。受限与剪切抑制了本应在体相中发生的六方有序，并产生了分层流体。我们通过平衡各层上的拖曳力与驱动力来测量系统的流变学。鉴于极端受限，令人惊讶的是我们的系统表现出与不受限的二维和三维硬粒子体系非常相似的流变行为，其特征为具有相近量级的动态屈服应力和剪切稀化。通过量化垂直于剪切方向的粒子运动，我们表明粒子在其层内被更紧密地限制，且随剪切速率增加密度并未随之增加。因此，剪切稀化是由于层间相互作用随剪切速率增加而减弱导致耗散减少的结果。我们使用包含流体力学相互作用（HI）的布朗动力学模拟（在Rotne-Prager张量层级上）复现了实验。包含HI是复现实验所必需的，这证明了HI在系统动量传递中的重要性。