Tag Archives: laponite

新发表文章的致谢

我的一篇文章在Journal of Colloid and Interface Science上发表了。第一作者是实验的完成人，我对实验结果进行了理论分析。具体内容可以直接去下载论文看。

这个工作从实验完成到发表拖了很长，主要时间花在理论分析部分。一开始我并不清楚反离子凝聚，只是发现粘土表面电荷密度太大，而且处于非对称（asymmetric）的电解质环境，因此粒子间的双电层作用不能采用Debye-Hückel近似，于是查到了Ohshima推导的一个Poisson-Boltzmann的精确解。可是用这个解来计算相互作用的时候总是得出nonphysical的结果。有怀疑过自己数值计算的代码有问题，再三检验和请教过比较熟的人之后也排除了。这期间老板也催过，他不知道这些具体的细节，就只觉得没必要拖这么久，我不得不直接说我这个可能会拖很久，因为我要认真搞懂这个问题。第一作者的学生对我就更没撤了。现在我还得谢谢他帮我做了这么多实验，还得被我压着不发表。要不是他拼命做实验，我刚工作的这两年可能都没办法有这么几篇文章向外界交差。说回到计算的问题，后来我实在没办法，想找Ohshima本人问一下。其实之前一直以为Ohshima是一个过世了的人，所以遇到问题一直都没想过去问本人。直到最后我想查他的工作的后续引用情况，看看别人是怎么使用他的结果的，发现使用他结果的人几乎没有，但他自己有发表新的文章，最新的有到200X年，于是才感觉这个人可能是还在生的人。经过一番搜索，才找到他的页面以及email，原来是个刚退休的研究所所长。很快就收到了他的回信，多次来往之后，我才知道，我的体系属于salt-free systems或者counterions only system，所以反离子浓度是不可忽略的，高电荷密度时会发生反离子凝聚。这应该是个常识了，无奈我知识还是欠缺，全赖他的指点。于是我才重新按照反离子凝聚的角度来思考我的体系。

在反离子凝聚的研究中，大部分是考虑柱状的带电表面的，主要面向的实际体系是聚电解质（包括DNA）溶液，又叫Manning condensation。球状的研究比较少，经常叫成charge renormalization。Manning自己也考虑过球状的体系[1]，他的two-state model是从考虑自由能出发，认为精确的结果跟DH近似之间就是差一个系数，这个系数简单地认为是个非凝聚离子的比例系数(1-z\theta)，其中\theta是凝聚离子所占比例。他的逻辑其实是非常笃定“反离子凝聚”的图像，认为有非常确定数量的反离子发生了“凝聚”。然后，通过自由能最小化来求得\theta的表达式。而[2]则是用cell model来求解Poisson-Boltzmann方程，证实了的确可以进行表面电荷（势）的等效。[2]的工作虽然被多次引用，但局限于理论研究的圈子之内。很少有用他的结果解释实验的工作。[3]做了一个salt-free体系的电泳实验并且进行了理论描述，使用了一个与[2]类似的approach。我的论文直接用了[2]的结果来计算相互作用势能U\left(h\right)，然后进一步计算RLCA的stability ratio，得出与实验比较吻合的结果，应该是第一个。

我的文章发表时，审稿人也显示出比较高的兴趣，说我这是一篇excellent paper，有一条修改意见还是“This is an interesting point that should be explored and highlighted further.”

虽然我文章的致谢里已经感谢了Ohshima，但总觉得还是要亲自感谢他。文章发表后，我给Ohshima回信感谢他，把文章的PDF给他看了。他也回信对我进行了鼓励：

Dear Dr. Weixiang Sun

Thank you very much for sending me your excellent work.

Congratulations!

I have read your paper with great interest. You have made a great job.

Thanks again.

With best regards

Hiroyuki Ohshima

References

  1. G.S. Manning, "Counterion Condensation on Charged Spheres, Cylinders, and Planes", The Journal of Physical Chemistry B, vol. 111, pp. 8554-8559, 2007. http://dx.doi.org/10.1021/jp0670844
  2. H. Ohshima, "Surface Charge Density/Surface Potential Relationship for a Spherical Colloidal Particle in a Salt-Free Medium", Journal of Colloid and Interface Science, vol. 247, pp. 18-23, 2002. http://dx.doi.org/10.1006/jcis.2001.8105
  3. D.A.J. Gillespie, J.E. Hallett, O. Elujoba, A.F. Che Hamzah, R.M. Richardson, and P. Bartlett, "Counterion condensation on spheres in the salt-free limit", Soft Matter, vol. 10, pp. 566-577, 2014. http://dx.doi.org/10.1039/C3SM52563E

赴德交流重点

为了确定赴德交流的重点，要先做三件事。一是详细了解对方实验室的工作，归纳我据此产生出的问题；二是详细总结我做的工作，归纳我据此产生的问题；三是检查把上面两步的结果，有没有相互回答了的情况。

M. Wilhelm的工作我应该是很熟悉的了，我是靠蹭LAOS（large amplitude oscillatory shear——以便同行能搜到这儿）的饭吃毕业的。不过，我集中看LAOS的文章的时候距离现在已经有两年多了。LAOS的新文章出来得很少很慢，而且在方法上也没有什么新的创新。看得出来M. Wilhelm这几年忙着推销他的方法和工具包去了。但其实做测试的人到了推销这一步，只能吹嘘应用。所以后来要是有别的组用LAOS，基本上就是在文章里用一下，不用白不用的性质，对LAOS在本身方法上的发展思考不多。我自问是对LAOS方法本身的问题思考挺多的，所以我希望能站在M. Wilhelm“同一阵线”而不是“对立面”，尽管目前M. Wilhelm可能还只是把我当成其中推销对象之一。

关于idea被窃

在这里我要暂时离一下题讲讲我关于“Idea被窃”的观点。因为我在LAOS方面的下一步思考还没发paper，就去跟另一个LAOS课题组宣传会不会被窃？人家确实会做得比我快，因为人家已经有现成的平台了。我的看法是这样的：第一，我的idea不见得是什么惊世骇俗所向披靡的东西，也没超出LAOS的范畴。估计了解LAOS的人都不难想到这个，只是人家太多别的可做，不都做不来而已。所以严格来说我不能确保是我先想出来的。所以如果说要保密的话争取的只是我先发表。这有意思么？没意思。其次，对方才是LAOS的专家，把我的思想跟人家讨论，说不定能够获得对方的意见而获得提高，闭门造车才蠢。第三，我是在对方课题组做presentation介绍我的想法，在场有这么多他的学生。如果我讲完之后，他也不好回头跟一个学生说“喂，上次中国那鸟讲的那个你去试试而且要快”这样吧？也太丢面子。对方是名门之后（H.W. Spiess的学生），现在也是一个成功的研究者。成功人士的秘决一定不是窃，所以谅对方也不会这样。我认为以上这三点适合任何类似情况。我高三的时候，班里也洋溢着类似的气氛，有些同学不想花自己的宝贵时间帮后进的同学解答问题、自己做了的好题目、好的做题思路不敢跟同学分享，一副各顾各的态度。我觉得这是人生观价值观的问题，赚钱重要还是朋友重要的问题。就算赚钱重要，世界上的钱我一个人反正是没能力赚完的，别人赚到的那一笔很可能本来就不属于我。不让别人赚到，我也未必就能赚到。我又不至于菜到此生只有这一次灵光乍现的机会。就算我菜到此生只有这一次可怜的灵光乍现的机会了，那碍于面子也不能表现出来吧！经常share自己的原创思想，至少能给人一种“此人是牛人天女散花惠及众生”的错觉吧？不就值了么。坚持这么做一辈子的话也就戏假成真永垂不朽了。

时间分辨LAOS

我在LAOS方面下一步想做的就是应用LAOS去研究随时间变化的体系。研究材料在大幅形变下的结构演化跟小幅形变下的情况有什么区别。这个工作要分成两部分，一是首先要发展一个时间分辨LAOS技术；二是要选择一个可控的时变模形体系来验证方法论。这其实之前并不是没有人做过了，所以也不能是说我的想法。但是作为一个能普遍使用的方法，LAOS的时间分辨有很多问题需要系统地去解决。

时间分辨LAOS的必要性是不难看到的。我的工作就是研究一个触变性（thixotropic）流体。一个触变性流体会存在一个屈服点，首先是一种屈服应力流体，因此它具有非线性粘弹性（nonlinear viscoelasticity），这是经典LAOS方法足经覆盖的（但具体技术有待丰富，我刚发的一篇文章就“丰富”做了一点点事）。其次，触变性流体屈服后的零或小应变恢复不瞬时的，而是需要一定的时间。因此触变性流体又是一个时变（time-variant）体系，或者说是时间平移不变性（time-traslational invariant）破缺的体系。所以触变性流体是一个既具有非线性粘弹性，又具有时间依赖性的流体。所以如果说LAOS技术是非线性粘弹性材料的优良表征技术的话，对这种流体就需要采用时间分辨的LAOS技术才能全面地进行表征。这是我之所以要系统性地思考时间分辨LAOS的出发点。事实上，除了触变性流体之外，很多其他非线性粘弹性材料在一定条件下也同时具有时间依赖性，例如非晶聚合物的物理老化和材料发生化学反应的情况。这些均是产品加工中常常遇到的情况，需要通过流变学实验来辅助建模。因此一个时间分辨的非线性粘弹性表征技术也具有很现实的应用价值。

话虽如此，但除LAOS之外非线性粘弹性的表征技术早就有很多，瞬态表征技术就更多了。但既然目前LAOS被一些人认为是表征非线性粘弹性的新手段，考虑时间分辨LAOS至少也是顺理成章。

具体可见我准备赴德做的presentation，下面的是未删节版。实际去讲的版本删掉了很多众所周知的废话。

LAOS for thixotropy

View more presentations from Andrew Sun

以往报道的类似尝试不多，但也不是没有。M. Wilhelm就发过一篇使用LAOS观察结晶过程的文章（J. Phys.: Condens. Matter, 2003, 15, S923-931），事实上使用了时间分辨LAOS方法。但该工作没考虑的问题是，材料在小幅应变（应变的影响可忽略）的结构演化跟其在大幅应变（应变影响不可忽略）的结构演化可能是不一样的。小幅振荡法跟踪的结晶过程跟大幅振荡法跟踪的结晶过程不一定是同一个过程。我估计，作者如果对同一个体系重复地跟踪其结晶，但所用的应变从小幅范围一次次地增加到大幅的范围，将会观察到结晶过程曲线随应变变化的现象。当然，在实验体系中应该除了发生结晶之外就没有别的事了，所以无论小幅还是大幅，观察到的什么现象都应该是来自样品的结晶。但是具到结晶动力学和所获得的晶态结构很可能是不一样的，因此不能拿小幅的做出来的结果跟大幅做的结果相互比较参考。

这个问题其实跟是不是时间分辨无关，而是来自于大幅实验（非线性粘弹性）和小幅实验（线性粘弹性）固有的区别。早期的LAOS研究者往往倾向于把LAOS纳入传统的线性粘弹性的讨论范式，至少会希望线性粘弹性区间的性质跟用来预测LAOS的结果。事实上到今天各个LAOS研究小组应该能承认LAOS的实验结果必须单独寻求理论支持，以往对材料的线性粘弹性的认识是不起任何作用的。

其他交流话题

除了我关于时间分辨LAOS的想法之外，还有其他方面的问题。假如对方给我的所谓training没能回答的话我要记得主动提。

一是信号分析的问题

我以往做LAOS实验是通过Orchestrator软件里的Arbitrary Waveshape Test来实现的。这个方法限制了测试时间之内的数据点个数（350*4=1400个），因此不适宜做时间很长的实验，逼着我要买个数据采集卡来取模拟信号。因此我遇到了一些信号处理的问题。这些问题估计training本身会主要涉及到。

二是ARES仪器的问题

在过去这一个月里我花了不少时间去检验我们的ARES RFS的高频应变控制和接近0度的损耗角测量误差问题，并获得了TA方面的确认。对方课题组参与了新的ARES G2的开发，而且实验室就有一台ARES G2，我很关心ARES G2在以上问题有没有一些改进（从TA官网对ARES G2的介绍中看不到相关内容）。同时也想跟对方讨论一下有没有什么应变办法。

暂时就是以上这三方面内容了。都需要总结啊总结……

对zyzyzhangyuan一文的读后感及其他

本文内容提要：

  • 对zyzyzhangyuan一文的读后感
  • 近期关于我的研究工作的思考
  • 关于目前LAOS研究的出路

对zyzyzhangyuan一文的读后感

以下是对zyzyzhangyuan一篇文章的读后感。

我是男人，我认为我从男人的角度，永远没办法真正讨论“何谓女人的福祉”这个问题，我讨论来讨论去其实都是我作为男人对女人的个人期望而已。

所以，关于女人问题，我要么1）毫不掩饰地承认我是在口沫四射地对“女人应该如何如何”进行指指点点，然后继续变本加励地对“女人应该如何如何”进行指指点点；或者2）选择一个女人的观点，然后说她跟我的观点类似。作为方法2），我每每选择的是李银河以及庄雅婷。

道理很简单，我要是说“女人如果这样这样的话就很笨”，我就有一个嫌疑——无非是我自己希望女人那样那样，才说女人这样这样是笨。这个嫌疑是我无法摆脱的，因此我干脆直接换个说法：我认为女人就该这样这样。

有人就要说，我在把我个人的观点强加于别人。

但我所做的只是把我个人的观点让别人看到。

如果只要使观点让别人看到，就能成功强加到别人身上，那么这个世界就会是由几家新闻媒体独裁的了。

如果——至少——只要使观点让你看到，就能成功地强加到你身上，那只能说——你脑残。

现在社会上确实存在一堆脑残，坊间称为“脑控受害者”。这些人的共同点就是他们深信自己被一种非常高深的仪器，由一股非常秘密的势力所控制。他们年年两会都准备上书国务院。关于他们这群人的一些信息可以看这儿和这儿。可见，这些声称自己能被且已被脑控的人，其实是一种叫“受迫害妄想症”的脑残。

所以，把自己的脑子说得这么易控，动不动就抗议观点“被强加”了，就相当于在自称脑控受害者，炫耀自己的“受迫害妄想症”。

有很长一段时间我上优酷看柯南。每一集柯南视频下面的评论都清一色是两伙女人的口水战：一边是支持兰的，一边是支持哀的。兰是原配，哀是小三，两边都狂迷柯南/新一本人。我估计怪罪新一本人的，根本不过看柯南，所以就没有出现在评论区里。为什么看个动画片，能引起这样的口水战呢？而且为什么既有支持兰的，又有支持哀的呢？以我来看柯南这部动画片，99%是在表现新一对兰别无二心，唯一渲染的也是兰和新一之间的恋爱，完全没有看到哀对新一或者新一对哀的什么可以称得上“爱”的信息。照理来说，应该不会有人产生“支持新哀恋”这种念头的啊。

就算哀是小三。为什么居然有人支持小三？不是都应该支持原配吗？小三还是原配，是先后问题，是命运的时间巧合问题，这是次要的。问题的根源其实是情敌问题。我认为“爱情”竟会有“敌人”是一件很不可思议的事情。但世俗确实有此一说，我也不得不分析学习一番。其实，原配和小三的区别，是到了具体对付情敌的时候才显示出来的。如果你是原配，那你对付的就是小三，她拥有你所不具备的东西，但你也拥有对方不肯备的东西。所以原配打小三，一定是通过伸张原配的长处——什么持家有道啦，贤惠啦，好妈妈啦之类的；反之，小三打原配，那一定是伸张小三的长处——我追求我的爱情没错啦，什么心既然不在你那儿就说明你们两本身有问题不能怪我啦之类的。

确实有很多人不幸成了原配或小三，但柯南视频下面的讨论却不必是清一色的原配在跟小三吵架，可能双方之中有很多人并没有处于这种境地，她既不是小三又不是原配。但为什么偏偏选择哀或兰的其中一个来支持呢？说不定自己将来是个原配呢？这就说明，除了原配和小三这种“屁股决定脑袋”的规律在决定着一个女人会但张何种观点外，一个女人本人的世界观价值观也可能天然地倾向于“小三”或“原配”，以致在看柯南这种动画片的时候能够自觉或不自觉地代入到与其相对应的角色中去。无形中，看着哀（或兰），就等于在看自己。一边看动画片，心中就一直默默地为哀（或兰）与新一的未来祈祷，好像如果在柯南动画片里，新哀（或兰）恋成功了，那么回到现实的她本人的感情，一定也会如愿的。

不光是柯南动画片，还有这么多爱情偶像剧。女人在看这些的时候之所以这么着急，好像结局非要得咋样咋样，就是因为她们深信，多一件这种她们心目中美好的结局在电视中发生，现实世界里也发生的机率或许就会大一分，她们离自己心目中的幸福也或许就会拉近一步。

相反，如果在电视中，或者在网络上，她们看到了一件不符合她们心目中的美好结局的东西——例如，小三看到了原配论或者原配看到了小三论——那么，她们就会深深地感觉到，在现实当中，这种丑的坏的东西发生的机率就大了一分，他们的幸福就被玷污了一点，因此而恼羞成怒。所以，zyzyzhangyuan之所以反应这么激烈，也不一定就是她迫害妄想症发作，还可能是因为她作为一个小三看到了六六的原配论（又或者作为一个原配看到了六六的小三论，只是一种象征，反正那个意思）。

近期与我的研究相关的Paper简短笔记

包括Laponite悬浮液体系在内的所谓soft glassy materials在流变实验中都有很多superposition。98年H. Wyss在D. Weitz那里读博的时候发的PRL就是Strain-Rate Frequency Superposition。我在以前写过关于这篇文章的笔记。这种可叠加的现象，说明了叠加的两个条件对于测量的物理量影响是等效的，或者说暗示了叠加的两个条件在结构上都是从相同的机制产生影响的。例如在strain-rate frequency superposition中既然说应变速率幅度γ̇0和频率ω（即测试时间）有可叠加性，就是说提高剪切速率幅度跟延长测试时间的效果是等同的。线形聚合物熔体的时温叠加（TTS），也不过就是说明升高温度（在一定范围内）和延长测试时间的效果是等同的。重要的是如何等同——即平移因子的关系式。例如，线形聚合物的时温叠加平移因子可能是WLF方程，但也有一些时温叠加平移因子符合Arrhenius关系的。对于TTS来说，如果成立，有个说法叫“热流变简单性”（thermorheological simplicity），TTS失效则称为“~复杂性”（~ complexity）。

回到soft glassy materials（表述严格一点的话可以至少说是硬或软球胶体玻璃体系，但本文亦包括非球的Laponite），尽管没有时温等效的报道，但是关于老化（aging）和剪切年轻化（shear rejuvenation）却有许多其它等效现象。例如剪切能减小松弛时间（做DLS时不同γ̇剪切下测得的自相光函数曲线可叠成一条主曲线），剪切能减慢aging，加NaCl能加速aging等等（不同等待时间、不同NaCl浓度的样品，在不同剪切应力下测得的蠕变结果都可叠加）。就是说，你无论变这个变那个，条件达三四种，到头来发现都是在一个材料性质上发生调节。这种情况又有一种说法叫“流变学冗余”（rheological redundancy）。有趣的是，聚合物的时温叠加成立，叫做“简单性”（simplicity），glassy材料的叠加成立，则叫做“冗余”（redundancy）。

由于嫌麻烦，上述的这些结果和说法我都不给出参考文献了，反正这个笔记是给我自己