Выпуски

 / 

2013

 / 

Январь

  

Физика наших дней


Активные коллоиды

 а, б
а Materials Science Division, Argonne National Laboratory, 9700 South Cass Ave., Argonne, Illinois, 60439, USA
б Department of Engineering Sciences and Applied Mathematics, Northwestern University, 2145 Sheridan Rd, Evanston, Illinois, 60208, USA

Коллоидные суспензии — неоднородные жидкости, содержащие твёрдые микроскопические частицы, — играют важную роль в повседневной жизни и находят широкое применение в самых различных областях: от пищевой и фармацевтической промышленности до медицины и нанотехнологических отраслей. Целесообразно выделить два основных класса коллоидных суспензий: равновесные и активные, т.е. находящиеся в неравновесном термодинамическом состоянии вследствие воздействия внешних электрических или магнитных полей, света, химических реакций или гидродинамических сдвиговых течений. Свойства равновесных коллоидных суспензий достаточно хорошо изучены. Однако активные коллоиды представляют собой весьма сложный объект и их исследование находится на ранней стадии. Одним из наиболее замечательных свойств активных коллоидов является возможность их динамической самосборки, т.е. естественной тенденции элементарных строительных микроблоков самоорганизовываться в сложные функциональные структуры — от перестраиваемых, самовосстанавливающихся коллоидных кристаллов и мембран до самособирающихся микропловцов и роботов. Активные коллоидные суспензии демонстрируют характеристиски, не присущие равновесным материалам, такие как, например, понижение вязкости, повышение самодиффузии и т.д. Представлен обзор последних достижений в физике активных коллоидов как для синтетических, так и для живых систем с целью иллюстрации фундаментальных физических механизмов самоорганизации и коллективного поведения.

Текст: pdf
Войдите или зарегистрируйтесь чтобы получить доступ к полным текстам статей.
PACS: 47.15.G−, 47.57.J−, 47.63.Gd, 64.75.Yz, 81.05.Xj (все)
DOI: 10.3367/UFNr.0183.201301e.0087
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2013/1/f/
Цитата: Арансон И С "Активные коллоиды" УФН 183 87–102 (2013)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 17 июля 2012, доработана: 2 октября 2012, 18 сентября 2012

English citation: Aranson I S “Active colloidsPhys. Usp. 56 79–92 (2013); DOI: 10.3367/UFNe.0183.201301e.0087

Список литературы (113) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (57) Похожие статьи (3)

  1. Hunter R J, White L R, Chan D Y C Foundations of Colloid Science Vol. 1 (Oxford: Clarendon Press, 1987)
  2. Norde W Colloids and Interfaces in Life Sciences (Boca Raton, Fla.: CRC, 2003)
  3. Anscombe N, Craig F, Harris S Eng. Technol. 7 (2) 68 (2012)
  4. Sagis L M C Rev. Mod. Phys. 83 1367 (2011)
  5. Frenkel D Physica A 313 1 (2002)
  6. Kléman M, Lavrentovich O D Soft Matter Physics: an Introduction (Berlin: Springer-Verlag, 2003)
  7. Witten T A Rev. Mod. Phys. 71 S367 (1999)
  8. Aranson I S, Tsimring L S Granular Patterns (Oxford: Oxford Univ. Press, 2009)
  9. Israelachvili J N Intermolecular and Surface Forces (Burlington, MA: Academic Press, 2011)
  10. Ebert F, Keim P, Maret G Eur. Phys. J. E 26 161 (2008)
  11. Royall C P et al. J. Phys. Condens. Matter 20 404225 (2008)
  12. Hiltner P A, Krieger I M J. Phys. Chem. 73 2386 (1969)
  13. Subramanian G et al. Adv. Mater. 11 1261 (1999)
  14. Hynninen A-P et al. Nature Mater. 6 202 (2007)
  15. Cai W, Shalaev V Optical Metamaterials: Fundamentals and Applications (Berlin: Springer-Verlag, 2009)
  16. Lapine M et al. Nature Mater. 11 30 (2011)
  17. Miszta K et al. Nature Mater. 10 872 (2011)
  18. Vissers T et al. Soft Matter 7 2352 (2011)
  19. Vissers T et al. J. Colloid Interface Sci. 361 443 (2011)
  20. Leunissen M E et al. Nature 437 235 (2005)
  21. Leunissen M E, Vutukuri H R, van Blaaderen A Adv. Mater. 21 3116 (2009)
  22. Martinez-Veracoechea F J et al. Phys. Rev. Lett. 107 045902 (2011)
  23. Löwen H et al. J. Phys. Condens. Matter 17 S3379 (2005)
  24. Frenkel D, Wales D J Nature Mater. 10 410 (2011)
  25. Löwen H J. Phys. Condens. Matter 20 404201 (2008)
  26. Sacanna S et al. Nature 464 575 (2010)
  27. Chen Q, Bae S C, Granick S Nature 469 381 (2011)
  28. Erb R M et al. Nature 457 999 (2009)
  29. Nykypanchuk D et al. Nature 451 549 (2008)
  30. Kraft D J et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 109 10787 (2012)
  31. Dreyfus R et al. Nature 437 862 (2005)
  32. Tierno P et al. J. Phys. Chem. B 112 16525 (2008)
  33. Snezhko A, Belkin M, Aranson I S, Kwok W-K Phys. Rev. Lett. 102 118103 (2009)
  34. Kumacheva E Phys. Rev. Lett. 91 128301 (2003)
  35. Osterman N et al. Phys. Rev. Lett. 103 228301 (2009)
  36. Snezhko A, Aranson I S Nature Mater. 10 698 (2011)
  37. Sanchez C, Arribart H, Guille M M G Nature Mater. 4 277 (2005)
  38. Grzybowski B A et al. Soft Matter 5 1110 (2009)
  39. Li F, Josephson D P, Stein A Angew. Chem. Int. Ed. 50 360 (2011)
  40. Snezhko A J. Phys. Condens. Matter 23 153101 (2011)
  41. Ebbens S J, Howse J R Soft Matter 6 726 (2010)
  42. Lauga E, Powers T R Rep. Prog. Phys. 72 096601 (2009)
  43. Gangwal S et al. Phys. Rev. Lett. 100 58302 (2008)
  44. Sokolov A, Aranson I S Phys. Rev. Lett. 103 148101 (2009)
  45. Wu X-L, Libchaber A Phys. Rev. Lett. 84 3017 (2000)
  46. Sokolov A, Goldstein R E, Feldchtein F I, Aranson I S Phys. Rev. E 80 031903 (2009)
  47. Vissers T, van Blaaderen A, Imhof A Phys. Rev. Lett. 106 228303 (2011)
  48. Sapozhnikov M V, Tolmachev Y V, Aranson I S, Kwok W-K Phys. Rev. Lett. 90 114301 (2003)
  49. Löwen H Soft Matter 6 3133 (2010)
  50. Aranson I S et al. Phys. Rev. Lett. 84 3306 (2000)
  51. Yeh S-R, Seul M, Shraiman B I Nature 386 57 (1997)
  52. Aranson I S, Sapozhnikov M V Phys. Rev. Lett. 92 234301 (2004)
  53. Sapozhnikov M V, Aranson I S, Kwok W-K, Tolmachev Y V Phys. Rev. Lett. 93 84502 (2004)
  54. Yethiraj A, Van Blaaderen A Nature 421 513 (2003)
  55. Martin J E et al. Phys. Rev. E 69 021508 (2004)
  56. Belkin M, Snezhko A, Aranson I S, Kwok W-K Phys. Rev. Lett. 99 158301 (2007)
  57. Riley N Theor. Comput. Fluid Dyn. 10 349 (1998)
  58. Belkin M, Glatz A, Snezhko A, Aranson I S Phys. Rev. E 82 015301(R) (2010)
  59. Ландау Л Д, Лифшиц Е М Гидродинамика (М.: Наука, 1986); Landau L D, Lifshitz E M Fluid Mechanics (Oxford: Pergamon Press, 1987)
  60. Elsner N et al. J. Chem. Phys. 130 154901 (2009)
  61. Martin J E, Anderson R A, Williamson R L J. Chem. Phys. 118 1557 (2003)
  62. Grzybowski B A, Stone H A, Whitesides G M Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99 4147 (2002)
  63. Solis K J, Bell R C, Martin J E J. Appl. Phys. 107 114911 (2010)
  64. Nagaoka Y, Morimoto H, Maekawa T Langmuir 27 9160 (2011)
  65. Smoukov S K et al. Soft Matter 5 1285 (2009)
  66. Paxton W F et al. J. Am. Chem. Soc. 128 14881 (2006)
  67. Howse J R et al. Phys. Rev. Lett. 99 048102 (2007)
  68. Gao W et al. J. Am. Chem. Soc. 133 11862 (2011)
  69. Ghosh A, Fischer P Nano Lett. 9 2243 (2009)
  70. Paxton W F et al. J. Am. Chem. Soc. 126 13424 (2004)
  71. Moran J L, Posner J D J. Fluid Mech. 680 31 (2011)
  72. Sanchez S et al. J. Am. Chem. Soc. 133 701 (2011)
  73. Kim S, Karrila S J Microhydrodynamics. Principles and Selected Applications (Boston: Butterworth-Heinemann, 1991)
  74. Bazant M Z, Squires T M Phys. Rev. Lett. 92 66101 (2004)
  75. Berg H C E. coli in Motion (New York: Springer, 2004)
  76. Dombrowski C et al. Phys. Rev. Lett. 93 98103 (2004)
  77. Sokolov A, Aranson I S, Kessler J O, Goldstein R E Phys. Rev. Lett. 98 158102 (2007)
  78. Sokolov A, Apodaca M M, Grzybowski B A, Aranson I S Proc. Natl. Acad. Sci. USA 107 969 (2010)
  79. Theurkauff I et al. Phys. Rev. Lett. 108 268303 (2012)
  80. Thakur S, Kapral R Phys. Rev. E 85 026121 (2012)
  81. Ke H et al. J. Phys. Chem. A 114 5462 (2010)
  82. Ibele M, Mallouk T E, Sen A Angew. Chem. Int. Ed. 48 3308 (2009)
  83. Sen A et al. Faraday Discuss. 143 15 (2009)
  84. Ibele M E et al. ACS Nano 4 4845 (2010)
  85. Cēbers A, Ozols M Phys. Rev. E 73 021505 (2006)
  86. Godoy M et al. J. Appl. Phys. 111 044905 (2012)
  87. Elfring G J, Lauga E Phys. Rev. Lett. 103 088101 (2009)
  88. Lambert G, Liao D, Austin R H Phys. Rev. Lett. 104 168102 (2010)
  89. Miño G et al. Phys. Rev. Lett. 106 048102 (2011)
  90. Drescher K et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 108 10940 (2011)
  91. Drescher K et al. Phys. Rev. Lett. 105 168101 (2010)
  92. Hatwalne Y et al. Phys. Rev. Lett. 92 118101 (2004)
  93. Rafaï S, Jibuti L, Peyla P Phys. Rev. Lett. 104 098102 (2010)
  94. Haines B M et al. Phys. Rev. E 80 041922 (2009)
  95. Ryan S D et al. Phys. Rev. E 83 050904(R) (2011)
  96. Wysocki A, Löwen H Phys. Rev. E 79 041408 (2009)
  97. Aranson I S, Tsimring L S Rev. Mod. Phys. 78 641 (2006)
  98. Rex M, Löwen H Eur. Phys. J. E 26 143 (2008)
  99. Koch D L, Subramanian G Annu. Rev. Fluid Mech. 43 637 (2011)
  100. Saintillan D, Shelley M J Phys. Rev. Lett. 100 178103 (2008)
  101. Aranson I S et al. Phys. Rev. E 75 040901(R) (2007)
  102. Tang S K Y et al. Adv. Mater. 23 2413 (2011)
  103. Golovin A B, Lavrentovich O D Appl. Phys. Lett. 95 254104 (2009)
  104. Ilievski F et al. Angew. Chem. 123 1930 (2011)
  105. Donald B R et al. Algorithmic Foundation of Robotics VIII. Selected Contributions of the Eighth Intern. Workshop on the Algorithmic Foundations of Robotics (Springer Tracts in Advanced Robotics) Vol. 57 (Eds G S Chirikjian et al.) (Berlin: Springer-Verlag, 2010) p. 69
  106. Beni G Swarm Robotics. SAB 2004 Intern. Workshop, Santa Monica, CA, USA, July 17, 2004. Revised Selected Papers (Eds E Sahin, W M Spears) (Berlin: Springer, 2005) p. 1
  107. Martin J E Phys. Rev. E 79 011503 (2009)
  108. Grégoire G, Chaté H Phys. Rev. Lett. 92 025702 (2004)
  109. Ginelli F et al. Phys. Rev. Lett. 104 184502 (2010)
  110. Ripoll M et al. Phys. Rev. Lett. 101 168302 (2008)
  111. Bialké J, Speck T, Löwen H Phys. Rev. Lett. 108 168301 (2012)
  112. Saintillan D, Shelley M J Phys. Rev. Lett. 99 58102 (2007)
  113. Yang Y, Marceau V, Gompper G Phys. Rev. E 82 031904 (2010)

© Успехи физических наук, 1918–2019
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение