●叢書序
前言
第1章 緒論 1
1.1 膠體繫統概述 1
1.2 膠體科學的發展 2
1.3 膠體與基礎物理研究 3
1.4 膠體自組裝及應用 6
1.5 展望 7
第2章 膠體體繫中的相轉變 9
2.1 膠體間的相互作用力 10
2.1.1 靜電相互作用 10
2.1.2 範德瓦耳斯力和 DLVO 理論 11
2.1.3 排空吸引力 12
2.1.4 硬球相互作用 13
2.2 膠體中的相變 14
2.2.1 硬球體繫相行為 14
2.2.2 純排斥力體繫中的相變：Wigner晶體 14
2.2.3 長程吸引短程排斥體繫中的相變 14
2.3 DNA誘導的相互作用 16
2.4 不對稱相互作用 17
2.4.1 Janus粒子 17
2.4.2 磁性納米顆粒 17
參考文獻 18
第3章 膠體體繫中結晶過程的研究 22
3.1 經典成核理論 22
3.2 非球形晶核 25
3.2.1 兩步成核過程 26
3.2.2 Lennard-Jones(L-J)體繫 27
3.2.3 硬球和排斥力體繫 29
3.3 未來的發展 30
參考文獻 30
第4章 膠體晶體的熔化 34
4.1 晶體熔化概述 34
4.2 三維晶體非均勻熔化 38
4.3 三維晶體均勻熔化 39
4.4 二維晶體熔化 40
4.5 薄膜晶體熔化 43
4.6 預熔化 43
4.7 展望 45
參考文獻 45
第5章 膠體晶體的固-固相變 48
5.1 固-固相變概述 48
5.2 調節膠體粒子驅動的固-固相變 49
5.3 外場驅動的固-固相變 54
5.4 小結與展望 56
參考文獻 56
第6章 膠體玻璃 58
6.1 概述 58
6.1.1 玻璃和玻璃化轉變 58
6.1.2 膠體和膠體玻璃 59
6.2 膠體玻璃模型體繫 60
6.2.1 硬球與軟球膠體玻璃 60
6.2.2 排斥與吸引膠體玻璃 63
6.2.3 圓球與橢球膠體玻璃 64
6.3 膠體玻璃的結構 65
6.3.1 長程無序結構 65
6.3.2 中程有序結構 66
6.4 膠體玻璃的動力學 67
6.4.1 均方位移 67
6.4.2 黏度與弛豫時間 68
6.4.3 動力學不均勻性 70
6.5 膠體玻璃的熱力學 73
6.5.1 簡諧近似與簡正坐標 73
6.5.2 球形膠體粒子的振動模式 75
6.5.3 膠體玻璃中的玻色峰 77
6.5.4 影響膠體玻璃振動模式的因素 77
6.5.5 非球形膠體粒子中的振動模式 81
6.5.6 膠體玻璃的彈性模量 84
6.6 膠體玻璃的形變 86
6.6.1 為什麼要關注膠體玻璃形變 87
6.6.2 傳統宏觀膠體玻璃流變學 87
6.6.3 結合粒子追蹤技術的膠體玻璃形變研究 90
6.6.4 膠體玻璃力學的應用和推廣 97
參考文獻 99
第7章 活性膠體 105
7.1 活性膠體簡述 105
7.2 細菌作為活性膠體的研究 107
7.2.1 單個細菌的運動行為和機制 107
7.2.2 細菌和邊界的相互作用 107
7.2.3 細菌驅動物質輸運 107
7.2.4 細菌的集體運動 108
7.3 人工合成活性膠體的研究 109
7.3.1 驅動機理 109
7.3.2 相互作用與群體行為 113
7.4 活性膠體的模擬研究 117
7.4.1 布朗動力學模擬 117
7.4.2 介觀流體模擬 119
7.5 展望 121
參考文獻 123
第8章 膠體蒸發自組裝 131
8.1 蒸發速率與內部流場 131
8.1.1 蒸發通量與蒸發率 132
8.1.2 蒸發流場 138
8.1.3 馬蘭戈尼效應 146
8.2 稀溶液 157
8.2.1 咖啡圈效應 157
8.2.2 接觸線受迫運動 163
8.3 濃溶液 167
8.3.1 蒸發膠體沉積層中的裂紋 167
8.3.2 蒸發裂紋的抑制 173
8.4 分層 175
8.4.1 皮膚層 175
8.4.2 分層現像 178
8.5 小結 180
參考文獻 181
第9章 聚合物溶液中的膠體相行為 186
9.1 耗盡現像 186
9.1.1 高分子溶液濃度對耗盡作用勢的影響 187
9.1.2 高分子鏈尺寸對耗盡作用勢的影響 189
9.2 聚合物對膠體粒子相互作用的影響 190
9.2.1 膠體粒子間的相互作用力 190
9.2.2 聚合物的吸附作用對膠體體繫穩定性的影響 192
9.2.3 高分子鏈構像的影響 193
9.3 聚合物誘導的膠體相分離 194
9.3.1 膠體粒子尺寸多分散性的影響 195
9.3.2 膠體粒子半徑與高分子鏈均方回轉半徑比值的影響 195
9.3.3 膠體粒子形狀的影響 195
參考文獻 196
索引 199

自組裝是自然界一種非常普遍的物理現像。小到細胞中的蛋白折疊，大到星繫的形成，從微觀尺度到宇宙尺度，從生物體繫到非生物體繫，處處都有自組裝現像的身影。了解自組裝的基本物理規律，是理解生命起源和自然界各種有序結構形成的關鍵。生物體內和原子層次上的自組裝過程難以直接觀測，但膠體體繫的自組裝過程通過光學顯微鏡可以直接進行實時原位觀測。這為人們了解自組裝的動力學和結構的演化過程提供了實驗依據。同時，膠體顆粒自組裝形成的各種結構，在發展和制備微納米功能結構方面也有著廣泛的應用。早期膠體自組裝過程的研究主要集中於平衡相變和平衡結構的形成。隨著自驅動膠體體繫的發展，非平衡動態自組裝和非平衡耗散結構成為目前研究的重點。