Generalized inverse patchy colloid model
我们推广的逆补丁胶体模型，最初开发的不均匀带电粒子与两个相同的极性补丁和一个带相反电荷的赤道模型，可以有一个相当丰富的表面图案。基于Debye-Hueckel框架，我们提出了一个粗粒度的有效对相互作用的描述，适用于粒子与任意补丁装饰。我们证明了这种方法的多功能性，将其应用到模型与（一）两个不同的收费和/或大小的补丁，和（二）三个，可能不同的补丁。
2015-05-13 cond-mat.soft
Wertheim perturbation theory: thermodynamics and structure of patchy colloids
我们批判性地讨论了应用韦特海姆的理论类的复杂的缔合流体，今天可以在实验室中的工程补丁胶体和预测其特有的气-液相图。我们的系统研究，源于微扰版本的理论，使我们能够表明，即使在最简单的近似水平的集群间的相关性，该理论仍然能够提供一个一致的和稳定的图片的行为有趣的模型的自组装胶体悬浮液。我们扩展了最近在文献中介绍的补丁系统的几种情况下的分析。特别是，我们第一次详细讨论的一致性的结构描述的微扰方法的基础上，我们能够证明从热力学和结构的一个网站的情况下，从价之间的一致性关系。提出了一个简单的结构因子的解析表达式。
2015-05-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Gel-forming patchy colloids and network glass formers: Thermodynamic and Dynamic analogies
本文讨论了最近的尝试，以提供一个更深入的了解胶体物质的热可逆的“凝胶”状态，并解开凝胶在胶体水平和凝胶在分子水平，通常被称为网络形成强液体之间的类比。形成凝胶的片状胶体和强液体之间的连接是由粒子间相互作用的有限化合价提供的，即通过存在键合的最近邻的数量的限制。
2007-11-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Temperature (de)activated patchy colloidal particles
我们提出了一个新的模型的补丁粒子中的相互作用网站可以激活或停用通过改变系统的温度。用Wertheim的一级微扰理论研究了体系的热力学，用Flory-Stockmayer聚合理论分析了体系的逾渗阈值。我们发现一个非常丰富的相行为，包括较低的临界点和重入渗流。
2016-01-07 cond-mat.soft
Translational and orientational glass transitions in the large-dimensional limit : a generalized replicated liquid theory and an application to patchy colloids
我们发展了一个适用于非球形单轴分子和胶体玻璃相的广义复制液体理论，该理论在大尺寸极限$d\to\infty$下变得精确。然后，我们将该方案应用于头部和尾部有粘性斑块的斑块状胶体。该系统具有丰富的相行为，涉及平移和取向自由度。我们发现了一种新的玻璃-玻璃之间的玻璃大/小取向波动的转变。
2018-07-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Inverse patchy colloids: synthesis, modeling and self-organization
反斑片状胶体是纳米至微米尺度的颗粒，其表面被分成不同的带电区域。这类胶体结合了方向性，选择性结合与相对简单的颗粒设计：由于方向相关的吸引力和排斥力之间的竞争性相互作用-由相同/相反电荷区域之间的相互作用引起-实验上可访问的表面图案足够复杂，有利于稳定感兴趣的特定结构。最重要的是，非均匀带电单元的行为可以通过外部参数（如pH值和盐浓度）进行理想控制。我们提出了一个简洁的审查这类系统，跨越的范围从模型逆斑片状粒子的合成到它们的自组装，覆盖其粗粒度建模和相关的数值/分析处理。
2021-01-20 cond-mat.soft
Effect of the number of patches on the growth of networks of patchy colloids on substrates
本文用数值方法研究了片状球形胶体在平板基底上的不可逆聚集。我们考虑$n$ -补丁颗粒和表征的不可逆聚集动力学依赖于$n$。对于所有值的$n$，认为在这项研究中，不断增长的界面的聚集是在Kardar-Parisi-Zhang普适类，虽然散装结构表现出丰富的依赖$n$。特别地，堆积密度随$n$而变化，并且对于具有较少斑块的颗粒，网络更有序。对于具有低$n$的颗粒网络，也观察到键的优选取向。
2014-09-29 cond-mat.soft
Nonequilibrium growth of patchy-colloid networks on substrates
具有高度定向相互作用的斑块状胶体是控制自发自组织产生的局部排列的理想构件。在这里，我们建议使用它们，结合基板和非平衡条件，以获得结构，不同于那些平衡热力学相。具体来说，我们调查数值的不可逆粘附的三补丁胶体附近的吸引力基板，并分析所形成的分形网络的连接粒子。网络密度分布表现出三种不同的制度，具有不同的结构和缩放特性，我们详细描述。三个和两个补丁胶体的混合物的吸附也被认为是。一个最佳分数的两个补丁胶体被发现的薄膜的总密度最大化，在对比的平衡凝胶结构，其中的密度单调下降已被报道。
2013-03-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A theory for the effect of patch / non-patch attractions on the self-assembly of patchy colloids
在本文中，我们发展了一个热力学微扰理论来描述的自组装的斑块胶体，表现出斑块-斑块的吸引力，以及补丁/非补丁吸引。也就是说，贴片吸引其他贴片以及无贴片区域。一般来说，这些吸引作用在不同的能量尺度上起作用，这允许受控的自组装以及反常的相行为。作为应用，我们将该模型应用于液态水的研究。
2017-09-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Inverse patchy colloids with small patches: fluid structure and dynamical slowing down
反斑状胶体（IPC）不同于传统的斑状颗粒，因为它们的斑相互排斥（而不是吸引），并吸引（而不是排斥）没有斑的胶体表面部分。这些特定的特征发生，例如，在异质带电的胶体系统中。在这里，我们考虑整体中性IPC携带两个，相对较小，极性补丁。以前的研究相同的模型下的平面限制已经证明了形成的分支，无序的聚集体组成的环状结构。在这里，我们调查通过分子动力学模拟的系统的整体行为，专注于在相图的宽区域的流体相的结构和动力学。此外，静态观测量的仿真结果进行了比较，基于多密度Ornstein-Zernike理论的积分方程方法的缔合Percus Yevick解决方案。理论和数值量之间的一个很好的协议，观察到即使在该区域的相图中的动力学的减速发生。
2014-12-11 cond-mat.soft
Phase diagram of patchy colloids: towards empty liquids
我们报告的理论和数值计算的相图斑片状胶体颗粒的新一代。我们表明，键合的最近邻的数量的减少提供了产生液体状态（即与温度$T$低于液-气临界温度的状态）的可能性与消失的占用填充分数（$ϕ$），一种情况下，这不能实现与球形相互作用的粒子。理论结果表明，这种减少是伴随着在（$T$ - $ϕ$）平面的液相的稳定区域的增加，可能有利于建立均匀的无序材料在小$ϕ$，即稳定的平衡凝胶。
2006-09-25 cond-mat.soft
Theoretical and numerical investigations of inverse patchy colloids in the fluid phase
我们研究了一类新的片状胶体的结构和热力学性质，称为逆片状胶体（IPC）在其流体相通过理论方法和模拟。IPC是纳米或微米大小的颗粒，具有不同的带电表面区域。我们扩展传统的积分方程计划，这类特殊的系统：我们的方法是基于所谓的多密度Ornstein-Zernike方程，辅以关联的打击-Yevick近似（APY）。为了验证我们框架的准确性，我们将获得的结果与从$NpT$和$NVT$蒙特卡罗模拟中提取的数据进行比较。此外，其他的理论方法被用来计算系统的性质：参考超网链（RHNC）方法和Barker-Henderson热力学微扰理论。APY和RHNC框架都提供了对分布函数的准确预测：APY结果与MC数据的一致性略好，特别是在RHNC解决方案不收敛的较低温度下。
2014-12-15 cond-mat.soft
Properties of patchy colloidal particles close to a surface: a Monte Carlo and density functional study
利用蒙特卡罗模拟和密度泛函理论研究了硬壁附近的片状粒子模型的行为。两个DFT方法，基于Wertheim的一阶微扰理论的关联自由能的均匀和非均匀版本。我们评估，通过模拟和理论，流体的平衡体相图和分析的表面性质的两个isochores，其中之一是接近液体侧的气液共存曲线。我们发现，密度分布附近的壁交叉从一个典型的高温吸附剖面的低温解吸一个，等容线接近共存。我们将这种行为与散装网络液体的性质联系起来，并发现在这种情况下，理论描述是相当准确的。然而，在非常低的温度下，形成几乎完全键合的网络，并且模拟揭示了DFT未捕获的第二吸附制度。我们跟踪这种失败的粒子，这被发现表现出表面诱导的取向顺序在这个政权的取向相关性的忽视。
2012-09-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A Design Path for Hierarchical Self-Assembly of Patchy Colloids
片状胶体是定向自组装中有前途的候选材料。为了成功，表面图案需要足够简单以进行合成，同时足够丰富的特征以使胶体自组装成所需的结构。实现这一点对传统的合成方法是一个挑战。最近有人提出，表面图案本身可以进行自组装。在本文中，我们表明，广泛的功能结构可以使用这种方法进行自组装。更一般地说，我们提出了一个分层有针对性的自组装补丁胶体的设计路径。在表面结构的水平上，我们使用预测方法，利用条纹和斑点图案的普遍性，再加上化学计量的限制，使高度特异性和功能性的图案在球形表面上自组装。我们使用一个极简模型的烷醇对金作为模型系统，并证明，即使有限的控制表面成分之间的相互作用，我们可以获得的图案，导致胶体本身自组装成各种复杂的几何结构。我们演示了相同的设计路径的变化如何导致字符串，膜，立方和球形聚集体，以及各种晶体模式的硅自组装。
2014-05-12 cond-mat.soft
Two dimensional self-assembly of inverse patchy colloids
本文报道了用蒙特卡罗模拟在二维空间中研究反斑片状胶体（IPC）的自组装。在这项工作中考虑的IPC模型对应于双极胶体或在其表面上装饰有互补DNA的胶体，其中只有补丁和非补丁部分吸引。补丁覆盖率被发现是一个主导因素，在决定平衡自组装结构。特别是，发现规则的正方形和三角形晶体在0.5贴片覆盖率下是稳定的。当补丁覆盖率降低到0.33时，规则的正方形晶体不稳定;相反，菱形和三角形晶体被发现是稳定的。在诸如0.22和0.12的低斑片覆盖率下，仅三角形晶体在高密度下稳定。所有的补丁覆盖率的颗粒表现出不同的形状和大小的动力学稳定的集群阶段，和平均集群大小被发现强烈依赖于补丁覆盖率和颗粒密度。状态图显示每个补丁覆盖的所有稳定阶段。有序相由键序参量δ 4、δ 6和径向分布函数表征。研究了贴片复盖率对稳定结构偏振特性的影响。该研究表明，反斑片状胶体是潜在的候选人，形成各种有序的二维结构，通过调整补丁的大小。
2017-05-15 cond-mat.soft
Generalized Onsager theory for strongly anisometric patchy colloids
用Onsager-van der Waals密度泛函理论研究了软“补丁”相互作用对强伸长胶体棒和扁平圆盘取向无序-有序转变的影响。该理论提供了一个通用的框架，研究液晶相行为的高度不等轴的圆柱形胶体，它携带一个独特的几何图案的排斥或吸引力的软相互作用定位在颗粒表面上。在本文中，我们应用我们的理论的情况下，带电杆和磁盘的局部静电相互作用可以描述的屏蔽库仑势。我们考虑无限薄的棒状圆柱体与均匀线电荷和无限薄dispersive圆柱体与几个明显不同的表面电荷模式。不考虑骨架形状，带电胶体的各向同性-均质相图的特征在于均质有序的一般不稳定性、两相密度区域的急剧变窄以及在减少静电屏蔽时的重入现象。在较高的粒子密度下，静电排斥导致完全抑制有利于空间非均匀液晶的有序。
2013-09-03 cond-mat.soft
Phase Behavior of the Patchy Colloids Confined in the Patchy Porous Media
本文提出功能化无序多孔介质模型，结合多种理论方法研究斑块粒子流体在受限条件下的相行为，发现键形成竞争导致具有三个临界点和两个液-气相共存区域的重入相行为，理论预测与模拟结果吻合良好。
2023-11-24 cond-mat.soft
Phase diagrams of binary mixtures of patchy colloids with distinct numbers and types of patches: The empty fluid regime
我们研究了不同的键能对低官能度流体混合物临界状态的影响。我们专注于混合物的颗粒与两个和三个补丁，因为这包括混合物中的“空”流体最初报告。除了斑块的数量，物种在斑块或结合位点的类型上也有差异。为了简单起见，我们认为每个物种上的斑块是相同的：一个物种有3个$A$型斑块，另一个物种有2个$B$型斑块。我们已经发现了一个丰富的相行为与封闭的兼容性差距，液-液分层和负向异性。发现当$AB$键比$AA$或$BB$键弱时，液-液分层会抢占这些混合物的“空”流体状态。相比之下，当$AB$键强于其他两个键中的至少一个时，这类混合物表现出“空”流体行为。具有键能$ε_{BB}=ε_{AB}$和$ε_{AA}<ε_{BB}$的混合物被发现表现出不寻常的负向异性。
2011-01-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Understanding tetrahedral liquids through patchy colloids
我们研究了一个简单的四面体片状胶体模型的结构特性，在该模型中，斑块的宽度和斑块的范围可以独立地调节。对于宽的键角，完全键合的网络可以通过标准Monte Carlo或分子动力学模拟的模型生成，提供了一个整洁的方法来生成无缺陷的随机四面体网络。这提供了关注贴片角宽度对完全结合的网络结构的作用的可能性。作为键合角的函数的完全键合的配置的分析示出了键合角如何控制系统的可压缩性、结构因子中的预峰的强度和环尺寸分布。与液态水和二氧化硅模型的比较使我们能够找到这些连续电位和胶体电位之间的最佳映射。基于以前的研究集中在角度范围和结晶之间的联系，映射使得有可能揭示新的光的玻璃形成能力的网络形成四面体液体。
2013-09-09 cond-mat.soft
Limiting the valence: advancements and new perspectives on patchy colloids, soft functionalized nanoparticles and biomolecules
有限的键价，通常伴随着明确的方向相互作用和选择性键合机制，现在被认为是创造具有定制特性的复杂结构的关键成分之一：尽管各向同性相互作用单元已经保证了对各种功能材料的访问，但各向异性相互作用可以提供额外的指令来引导特定架构的组装。有效相互作用的各向异性产生了丰富的自组装结构，无论是在适当合成的纳米和微米尺寸的构建块的领域和在自然界中，其中相互作用的各向同性通常是复杂现实的零阶描述。在这篇综述中，我们跨越了广泛的系统，其特点是有限的键价，从新一代的补丁胶体聚合物为基础的功能化纳米粒子，DNA为基础的系统和蛋白质，并描述了如何的相互作用模式的单个构建块可以设计定制的目标最终结构的属性。
2017-05-11 cond-mat.soft
The configurational space of colloidal patchy polymers with heterogeneous sequences
在这项工作中，我们表征的配置空间的一个短链的胶体粒子的功能范围内的定向和异质各向同性的相互作用。形成链的单个颗粒是用斑块装饰的胶体，斑块充当它们之间的相互作用位点。我们表明，使用计算机模拟，它是可能的采样的相对概率发生的结构与序列的空间中的所有可能实现的链。这里提出的结果代表了第一次尝试映射的空间可能的配置，一个链的胶体颗粒可能采用。这样一个空间的知识是至关重要的胶体链作为可设计的自组装系统的模型的可能应用。
2012-06-22 cond-mat.soft physics.bio-ph
Logarithmic decay in single-particle relaxations of hydrated lysozyme powder
采用分子动力学模拟方法，研究了水合溶菌酶蛋白质氨基酸在生理温度附近的自动力学行为。氨基酸残基质心和蛋白质氢原子的自中间散射函数（SISF）在30年的时间内显示从2皮秒到2纳秒的对数衰减，随后是指数α弛豫。这种缓慢的动力学类似的β-弛豫时间范围内的模式耦合理论（MCT）预测的高阶奇点附近的弛豫方案。这些结果表明，蛋白质的单粒子动力学和胶体，聚合物和分子玻璃形成液体的动力学之间有很强的相似性。
2009-08-13 cond-mat.soft
Effective potentials induced by self-assembly of patchy particles
有效的胶体-胶体相互作用可以通过添加复杂的共溶质来定制。在这里，我们调查的情况下，由自组装补丁粒子的共溶质。根据化合价，这些颗粒可以形成聚合物链或支链结构。我们数值计算的有效势$V_{eff}$之间的两个胶体浸没在悬浮液中的可逆斑片状粒子，探索了广泛的区域的共溶质相图和价的作用。除了众所周知的排斥体积和耗尽效应，我们发现，在适当的条件下，$V_{eff}$是完全有吸引力的，但显示出振荡的字符。在聚合共溶质的情况下，这是由于链通过局部有序的开始被胶体有效地限制。这个论点，然后推广到具有较高的化合价的粒子的情况下，条件是他们仍然能够保持一个完全键合的组织约束。由此产生的有效电位是相关的复杂的混合物在拥挤的环境中的行为的理解，但也可以利用调整胶体自组装在优选的目标距离，以建立所需的超结构。
2019-02-07 cond-mat.soft
Influence of Fluctuating Membranes on Self-Assembly of Patchy Colloids
一个粗粒度的计算模型被用来研究流体膜上的补丁粒子组装成生物相关的结构，由病毒核心和网格蛋白的动机的效果。对于核心，我们证明了一个非单调依赖的促进组装膜刚度。如果膜是显著可变形的，则核被芽包封，尽管这种效应对于非常柔性的膜被抑制。在变形较小的制度，我们没有观察到显着的增强核心，即使是强粘附表面。对于clarthrin样颗粒，我们再次观察到芽的形成，其形态取决于膜的灵活性。
2012-09-14 cond-mat.soft physics.bio-ph
Stabilizing quasicrystals composed of patchy colloids by narrowing the patch width
我们利用蒙特卡罗模拟研究了具有8个或10个对称排列的片状胶体颗粒的行为。粒子之间的相互作用遵循一种各向同性的对势，这种对势只有一个典型的长度。补丁导致额外的吸引力是各向异性的，并取决于两个相邻粒子的相对取向。我们研究了组装结构中的准晶特别感兴趣。我们发现，补丁宽度是非常重要的：只有在窄补丁宽度的情况下，我们能够观察到亚稳的八边形和十边形准晶，而十二边形准晶也可以发生广泛的补丁。这些结果是重要的，以获得准晶体的相互作用与优选的结合角的理解的作用。我们的研究结果表明，在尖锐的结合角的情况下，因为它们发生在金属合金中，八角形和十边形对称性可能会观察到更经常比在系统中与不太尖锐的结合角，因为它是在软物质系统的情况下，十二边形准晶占主导地位。
2019-06-03 cond-mat.soft
Percolation in binary and ternary mixtures of patchy colloids
本文从理论上和蒙特卡罗模拟两方面研究了片状胶体颗粒二元和三元混合物的渗流问题。每个粒子有三个相同的斑块，不同的物种有不同类型的斑块。理论上，我们假设树状集群和计算的键合概率使用Wertheim的一阶微扰理论协会。对于三元混合物，我们发现多达八个根本不同的双稳态。这些状态在物种和成对的物种方面有所不同。最强的凝胶是三凝胶或三连续凝胶，其中三种物质中的每一种都已溶解。最弱的凝胶是混合凝胶，其中所有的颗粒都已溶解，但没有一种物质本身溶解。混合熵与成键内能的竞争决定了各态的稳定性。理论和模拟结果非常吻合。唯一的显著差异是渗流阈值的温度，由于在理论描述中没有闭环，理论高估了该温度。
2016-06-17 cond-mat.soft
Effective potentials induced by mixtures of patchy and hard co-solutes
向胶体悬浮液中加入共溶质通常用于诱导可调的耗尽相互作用。在这项工作中，我们研究了有效的胶体相互作用所产生的二元共溶质混合物的硬球和斑片状颗粒。通过改变这两种物质的相对浓度，我们表明，由此产生的有效电位$V_\text{eff}$连续变化，从一个获得的单组分硬球共溶质介导的单组分斑片状颗粒共溶质。有趣的是，我们发现，与两种组分的相对浓度无关，所得的$V_\text{eff}$是相加的，即，其通过由各自的纯共溶质介导的有效相互作用的线性组合而被很好地描述。然而，当共溶质混合物接近分层过渡的开始时，发生加和性的分解。这些结果代表了理解和预测胶体在复杂和拥挤的环境中的行为，并利用这些知识来设计有针对性的胶体超结构向前迈进了一步。
2021-06-11 cond-mat.soft
Empty liquid state and re-entrant phase behavior of the patchy colloids confined in the porous media
在随机多孔介质中，具有三个和四个等效块体的胶体模型在液相密度趋于零的可能性下发生重入式气液相分离。这种不寻常的行为是由强的流体-流体键合相互作用和弱的流体-基质吸引力之间的相互作用引起的。在高温下，相图的形状由流体粒子之间的吸引力相互作用决定;流体和障碍物之间的弱汤川吸引力仅略微增强流体-流体结合。在足够低的温度下，流体粒子的网络形成，相图的形状由汤川流体障碍吸引力定义。由于这种相互作用，在障碍物周围形成了一层相互结合的颗粒，并且网络变成了流体颗粒，网络中的流体颗粒由基质颗粒的空间布置限定。这些特征可能为制备具有预定不均匀颗粒分布的平衡凝胶开辟了新的可能性。
2021-12-14 cond-mat.soft
Theoretical and numerical study of the phase diagram of patchy colloids: ordered and disordered patch arrangements
我们报告的理论和数值评估的模型斑片状颗粒的相图。具体来说，我们研究硬球的表面是由一个小数目的相同的网站（“粘点”）通过一个短距离的方井吸引相互作用的装饰。我们从理论上评估，解决Wertheim理论，临界点的位置和气液共存线的几个值的f和比较吉布斯和大正则蒙特卡罗模拟的结果。我们研究了硬球表面上的有序和无序排列的网站，并确认补丁有很强的影响的相图：在温度-密度平面的气液共存区域显着减少，f降低。我们还从理论上计算了比热最大值的位置和渗流线。
2008-02-18 cond-mat.soft
SAFT-P: A plaquette level perturbation for self-assembly in patchy colloids
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
SAFT-P通过晶格级扩展实现对斑点颗粒自组装的拓扑敏感建模，提升对复杂凝聚体的预测能力。
2026-03-05 cond-mat.soft physics.chem-ph
Simulating inverse patchy colloid models
针对现有模型难以同时描述定向吸引与排斥的问题，提出一种基于颗粒内不同类型位点相互作用的通用反向斑片胶体模型，在两种模拟平台实现并分析其性能与优化方向。
2025-01-15 cond-mat.soft
Clustering effects on the diffusion of patchy colloids in disordered porous media
将Enskog理论推广到描述无序多孔介质中斑片状胶体流体的自扩散系数。该理论包括流体-流体和流体-基质对分布函数的接触值，其被修改以包括来自所谓的探针颗粒孔隙度$ϕ$的依赖性，以便正确地描述由基质捕获流体颗粒的效果。流体-流体和流体-矩阵对分布函数的修正接触值的建议表达式包括三项。也就是说，我们在以前的工作[Holovko M。F.、科瓦茨卡湾是的，康登斯物质物理学，2020，23，23605]，耗尽贡献与团簇-团簇和团簇-基质排斥以及团簇内部的分子内关联有关。结果表明，最后一项导致显着降低的自扩散系数在低流体密度。随着基质孔隙度的降低，这种影响变得越来越弱。对于中间流体密度，耗尽的贡献导致增加的自扩散系数相比，硬球流体。对于足够稠密的流体，由于硬球效应，自扩散系数强烈降低。团簇的大小和类型以及多孔介质的参数的影响进行了研究和详细讨论。
2021-10-09 cond-mat.soft
Controlling crystallization and its absence: Proteins, colloids and patchy models
控制颗粒的结晶行为（包括其不存在）的能力，无论它们是生物分子如球状蛋白质、无机胶体、纳米颗粒还是合金中的金属原子，都具有基础和技术重要性。从生物系统对蛋白质行为的精密控制中可以学到很多东西，其中蛋白质结晶和聚集通常被抑制，但在特定情况下，可以形成具有功能目的的复杂晶体组装体。我们还探讨了可以从计算建模中获得的见解，重点是粒子间相互作用，优选的局部顺序和由此产生的结晶动力学之间的微妙的相互作用。特别是，我们强调的“挫折”，其中有一个优选的本地顺序和全球晶体秩序之间的不相容性，使用原子玻璃形成和模型各向异性颗粒的例子所发挥的作用。
2007-01-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effective Pair Interaction of Patchy Particles in Critical Fluids
本文研究了两个球形胶体在接近临界分层点时的临界Casimir相互作用。每种胶体的表面都倾向于一种混合物，但任意大小的圆形斑块除外，其中另一种是首选。对于这样的对象，我们计算，在Derjaguin近似下，描述临界Casimir势的标度函数，我们用它来推导作用在两种胶体上的力和力矩的所有分量的标度函数。结果与现有的实验数据进行了比较。此外，推导出势的标度函数与力和力矩的标度函数之间的一般关系。
2020-01-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamics of equilibrium linked colloidal gels
吸引性地结合到仅几个邻居的胶体（例如，斑片状颗粒）可以形成具有独特的动态性质的平衡凝胶，该动态性质随时间稳定。在这里，我们使用一个粗粒度的模型来探索动态的平均价是宏观上，而不是微观上，约束的片状胶体的连接网络。该模型的模拟结果显示了平衡凝胶形成的动态标志，并建立了胶体-胶体键的持续时间控制自中间散射函数的特征缓慢弛豫。该模型的特点没有相分离的连接剂浓度的函数，在化学计量比的连接剂末端纳米粒子表面结合位点为中心的再入网络形成。从化学计量学的结果，在连接器饥饿或网站饥饿的网络与降低连接性和较短的特征弛豫时间与较低的活化能。在重入趋势的基础上，动力学性质随着每个胶体的有效网络键的数量单调变化，这个数量可以使用Wertheim的热力学微扰理论来预测。这些行为表明宏观原位策略调整胶体网络的动态响应。
2022-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Phase diagrams of binary mixtures of patchy colloids with distinct numbers of patches: The network fluid regime
我们计算的网络流体制度和二元混合物的斑块状胶体的相图，使用Wertheim的一阶微扰理论和Flory-Stockmayer的聚合理论的推广。胶体被建模为具有相同直径和相同类型的表面贴片的硬球，$A$。物种之间的唯一区别是其补丁的数量-或功能-$f_A^{(1)}$和$f_A^{(2)}$（与$f_A^{(2)}>f_A^{(1)}$）。我们已经发现，在功能的差异是控制的行为的混合物在网络（膨胀）流体制度的关键因素。特别地，当$f_A^{(2)}\ge2f_A^{(1)}$时，键合熵驱动两种网络流体的相分离，这在其他混合物中不存在。当$f_A^{(1)}>2$时，这会极大地改变系统的临界特性，并驱动相图拓扑结构的变化（从I型到V型）。官能度的差异也决定了在高（渗透）压下的溶解性。如果是$f_A^{(2)}-f_A^{(1)}=1$，则混合物在高压下是完全混溶的，而如果是$f_A^{(2)}-f_A^{(1)}>1$，则在高于纯流体的最高临界压力的压力下存在闭合的混溶间隙。我们认为，这种相行为是由混合的熵和结合的熵之间的竞争，后者占主导地位的网络流体制度。
2011-04-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Thermodynamics of mixtures of patchy and spherical colloids of different sizes: a multi-body association theory with complete reference fluid information
我们提出了一个理论来预测不同直径胶体混合物的结构和热力学，建立在我们早期的工作[J. Chem. Phys. 145，074904（2016）]上，该工作考虑了所有颗粒都被限制为具有相同尺寸的混合物。片状的溶剂颗粒具有短程定向相互作用，而溶质颗粒具有短程各向同性相互作用。没有任何缔合位点的硬球混合物形成参考流体。多体缔合理论中的一个重要组成部分是对参考溶剂在参考溶质周围的聚集的描述。在这里，我们占的物理，多体集群的参考溶剂周围的参考溶质在一个定义的观察体积的占用统计。这些占用概率是从增强的抽样模拟中获得的，但我们还提出了统计力学模型来利用有限的模拟数据估计这些概率。相对于仅描述参考文献中的三体相关性的方法，结合完整的参考信息可以更好地预测各种系统条件下物理溶质的键合状态和热力学。重要的是，从分子模拟和理论的无限稀释溶质的残余化学势的分析表明，而化学势是有点不敏感的参考流体的能量和熵的贡献的结构的描述是不是，从完整的参考方法的结果更好地与粒子模拟。
2017-01-11 cond-mat.soft physics.chem-ph
Structure and thermodynamics of a mixture of patchy and spherical colloids: a multi-body association theory with complete reference fluid information
具有短程定向相互作用的溶剂颗粒和具有短程各向同性相互作用的溶质颗粒的混合物可以多次结合，这是理解液体和胶体混合物的基本兴趣。由于多体关联，预测这类系统的结构和热力学仍然是一个挑战。早期马歇尔和查普曼发展了一个理论，其中由于相互作用的关联效应乘以配分函数，用于参考硬球系统中的粒子聚集。多体效应被纳入到聚类过程中，在他们的工作中，在没有散装介质。然后在二阶微扰方法内近似建模本体溶剂效应。然而，他们的方法是不够的，在高密度和大的关联强度。基于这样的想法，即在一个定义的协调体积周围的溶质的溶剂的集群有关的在该定义的协调体积的占有统计，我们开发了一种方法，将完整的信息硬球集群在散装溶剂在感兴趣的密度。从增强的采样模拟，但我们也开发了一个简洁的参数形式来模拟这些概率的准化学理论的解决方案。我们表明，将完整的参考信息的结果在一个方法，可以预测的键合状态和热力学的胶体溶质的系统条件范围很广。
2016-05-20 cond-mat.soft physics.chem-ph
The physics of Empty Liquids: from Patchy particles to Water
空液体代表了一类广泛的材料，其成分通过可逆键排列在随机网络中。关于空液体物理性质的许多关键见解，一方面几乎独立于对胶体片状颗粒的研究，另一方面则是对水的大量理论和实验研究。斑片状粒子代表了一个家庭的粗粒度的潜力，允许精确控制的几何和能量方面的结合，而水可以说是最复杂的相图的任何纯物质，和一个令人费解的无定形相行为。直到最近，这两个领域的思想交流才有可能解决长期存在的问题，并对空液体的行为有了新的认识。在这里，我们强调了片状颗粒和水之间的联系，重点是使空液体表现得像水的建模原则，包括控制热力学和动力学异常的出现，液-液相变的可能性，以及开放的晶体结构的结晶的因素。
2021-12-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The Effects of Brownian Motion On Particle Interactions with Patchy Surfaces Bearing Nanoscale Features
布朗运动对粒子与非均质收集器相互作用的影响进行了评估，通过添加随机布朗位移的粒子轨迹和比较那些轨迹的地方，布朗运动不包括在内。我们将粘附阈值定义为粘附胶体颗粒所需的收集器上的平均斑块密度和Péclet数，Péclet数量化了胶体，剪切和布朗效应的相对重要性。我们发现，布朗运动有一个可以忽略不计的影响粒子轨迹图案与纳米级的异质性，非均匀分布的收集器内创建本地吸引力和排斥区域。强局部排斥区域中的高能量势垒不能通过布朗运动克服，使得片状收集器上的颗粒沉积由空间变化的DLVO相互作用而不是由布朗运动控制。在模拟中引入布朗运动效应，系统的整体粘附行为保持不受影响，因此，对于通常用于纳米级非均匀收集器上的颗粒轨迹实验的颗粒尺寸，完全忽略布朗运动效应是合理的。
2015-10-22 cond-mat.soft
Anomalous Multipole Expansion: Charge Regulation of Patchy, Inhomogeneously Charged Spherical Particles
电荷调节是生物和胶体系统中静电学的一个重要方面，其中电荷通常不是固定的，而是取决于环境变量。在这里，我们分析的电荷调节机制在斑片状，不均匀带电的球形粒子，如球状蛋白质，胶体，或病毒。与多极膨胀的不均匀带电的球形表面，电荷调节机制的线性近似的水平上示出，导致不同的多极矩之间的混合取决于它们的电容-相对于静电势的电荷分布的响应函数。这是在离子屏蔽存在下分子静电学的另一个异常特征。我们证明了电荷调节的影响，对几个例子的不均匀带电的球形粒子，表明它会导致显着的变化，在他们的多极矩。
2018-05-31 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Effects of patch size and number within a simple model of patchy colloids
我们报告的计算机模拟和积分方程研究的一个简单的模型的补丁球，每个表面装饰有两个相反的吸引力帽，作为一个功能的分数$χ$覆盖的吸引表面。探讨的简单模型-两块Kern-Frenkel模型-在改变覆盖范围$χ$的情况下在方阱和硬球势之间插值。我们发现，积分方程理论提供了定量预测在整个探索区域的温度和密度从方井极限$χ= 1.0$到$χ\approx 0.6$。对于较小的$χ$，良好的数值收敛的方程，只有在温度大于气液临界点，然而，积分方程理论提供了一个完整的描述的角度依赖性。这些结果进行了对比与那些为一个补丁的情况下。我们通过数值模拟研究了剩余的覆盖区域，并显示了气-液临界点如何随着$χ$的减小而向更小的密度和温度移动。在$χ\approx 0.3$以下，结晶阻止了观察临界点线演变的可能性，提供了在降低球势范围时液体作为平衡相消失的角度模拟。最后，我们表明，稳定有序相的演变减少$χ$从一个三维晶体的互连平面到一个二维的独立平面结构的链的一维流体时，每个补丁的一个键的限制，最终达到。
2010-04-07 cond-mat.soft physics.chem-ph
Colloidal Gels: Equilibrium and Non-Equilibrium Routes
我们试图根据胶体-胶体相互作用对不同的胶体凝胶进行分类。我们主要区分非平衡和平衡路线凝胶化，前者的情况下被奴役热力学相分离，而后者是个性化的竞争相互作用和补丁胶体的框架。重点放在最近的数值模拟胶体凝胶化和他们的连接到实验。最后，我们强调了不同凝胶类型的典型特征，在实验中更详细地观察。
2007-06-12 cond-mat.soft
Self-assembly of "Mickey Mouse" shaped colloids into tube-like structures: experiments and simulations
通过实验和计算机模拟研究了三角形各向异性片状粒子的自组装。胶体颗粒在两步种子乳液聚合过程中合成，并且由以$\sim$ 90 $^{\circ}$的角度连接到两个粗糙叶的中心光滑叶组成，类似于“米老鼠”头的形状。由于重叠体积的差异，添加适当的洗脱剂仅在胶体的光滑叶之间诱导吸引相互作用，而两个粗糙叶充当空间约束。“米老鼠”颗粒的基本上平面的几何形状是哑铃形片状颗粒的第一几何偏差。这种新的几何形状预计将形成一维管状结构，而不是球形，基本上是零维胶束。在足够强的吸引力下，我们确实发现了管状结构，其核心是粘性叶，而非粘性叶则是空间约束，将生长限制在一个方向上，从而在实验和模拟中提供了具有明确直径但长度可变的管。在模拟中，我们发现管状碎片的内部结构可以是直的，也可以扭曲成所谓的Bernal螺旋。
2014-12-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
On the possibility of extending the Nore-Frenkel generalized law of correspondent states to non-isotropic patchy interactions
胶体系统（和蛋白质溶液）的特征通常是吸引力的相互作用，其范围远小于粒径。在这种情况下，相互作用是球形的，系统服从由Noro和Frenkel首先提出的广义对应态定律（GLCS）[ J.Chem.Phys. 113，2941（2000）]。热力学性质变得对势的细节不敏感，仅取决于第二维里系数B_2和密度$ρ$的值。GLCS一般不适用于非球势的情况。在这封信中，我们建议，当粒子通过短程小角振幅斑片相互作用（因此每个斑片只有一个键的条件得到满足）时，仍然有可能将GLCS推广到接近液-气临界点。关键词：胶体，第二维里系数，蛋白质相互作用，短程吸引力。
2007-07-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Observation of empty liquids and equilibrium gels in a colloidal clay
本研究针对斑片状胶体相图相关理论预测缺乏实验验证的问题，在复杂胶体黏土中首次观测到空液体与平衡凝胶，并结合数值模拟验证了理论预测，为软材料设计提供了实验依据。
2023-08-28 cond-mat.soft
Extended Wertheim theory predicts the anomalous chain length distributions of divalent patchy particles under extreme confinement
具有二价吸引作用的胶态片状粒子可以自组装成线性聚合物链。它们在2D和3D中的平衡性质由Wertheim的热力学微扰理论很好地描述，该理论预测了一个定义明确的指数衰减平衡链长分布。在实验实现中，由于重力，颗粒沉降到悬浮液的底部，形成具有小于颗粒直径的重力高度的单层颗粒。根据实验，在模拟中观察到非常高的单体浓度，这还不清楚。为了解释这一观察，我们解释聚合反应发生在一个高度受限的准二维平面和扩展Wertheim热力学微扰理论定义的加成反应常数作为链长的函数。我们推导出的理论，测试它在简单的方势阱，并将其应用到实验的情况下，合成的胶体片状颗粒浸没在一个二元液体混合物，描述了一个准确的有效的临界Casimir片状颗粒的潜力。重要的相互作用参数进入理论明确计算使用的积分方法结合蒙特卡罗抽样。在没有任何可调参数的情况下，链长分布的预测与自组装粒子的显式模拟非常一致。我们讨论的方法的一般性，其应用范围。
2022-06-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-assembly mechanism in colloids: perspectives from Statistical Physics
受最近胶体粒子化学合成的实验结果的启发，我们在生物系统中发生的自组装过程（例如蛋白质折叠）和材料科学领域中新的令人兴奋的可能性之间进行类比。我们考虑了一个自组装过程，其基本构件是各种类型的装饰斑片状胶体，自发地驱动系统向一个独特的和预定的目标宏观结构。为此，我们讨论了一个简单的理论模型-Kern-Frenkel模型-描述了一个流体的胶体球形颗粒与一个预定义的数量和分布在其表面上的疏溶剂和亲溶剂区域。疏溶剂和亲溶剂区域分别用短程方阱势和硬球势描述。积分方程和微扰理论提出讨论的结构和结晶性质，特别强调在温度-密度平面的流体-流体（或气体-液体）的过渡的计算。该模型允许描述一个和两个有吸引力的帽子，作为覆盖的有吸引力的表面的分数的函数，从而在改变覆盖范围时在方井和硬球流体之间插值。通过与蒙特卡罗模拟的比较，我们评估的优点和缺点的积分方程和微扰理论在目前的背景下，片状胶体，其中的计算工作的数值模拟是相当苛刻的。
2012-07-24 cond-mat.soft
Amino Acids Stabilizing Effect on Protein and Colloidal Dispersions
本研究发现氨基酸对多种蛋白质、核酸及非生物纳米颗粒分散体系具有普适稳定作用，提出弱相互作用小分子与斑状纳米胶体作用的理论框架，验证了三项预测并揭示小分子对胶体性质的根本影响。
2024-04-17 cond-mat.soft physics.chem-ph
Temperature-dependent Pattern Formation in Drying Aqueous Droplets of Lysozyme
干燥胶体液滴具有从医疗诊断到工业涂层的广泛应用。本文探讨了基板温度（范围从$25$到$55 ^{\circ}$ C）和不同的初始浓度（$ϕ$）的$1$到$20$重量%的溶菌酶在水溶液中的干燥和最终的干膜状态的影响，使用明场光学显微镜。将$ϕ$分为三种方案，超浓缩（$20$ $<$ $ϕ$ $\leq$ $17$ wt%）、浓缩（$17$ $<$ $ϕ$ $\leq$ $9$ wt%）和稀释（$9$ $<$ $ϕ$ $\leq$ $1$ wt%）。在这些机制中增加$ϕ$发现，随着前沿携带和沉积蛋白质分子，在后面的非线性区域中的这种运动减慢，直到溶液中的供应耗尽。在超浓缩状态下，流体前沿在整个干燥过程中线性移动。蛋白质通过流体前缘沉积到表面上产生“咖啡环”，并随着$ϕ$的增加而增加。在中心隆起结构中观察到凹坑，其随着$ϕ$的增加而生长。随着温度的升高，干燥速率增加，减少了对流流动的时间和材料在流体前沿的沉积。有趣的是，在（T，$ϕ$）=（$55 ^{\circ}$ C，$20$重量%）时，液滴形成最厚的膜，并抑制环的形成。在超浓缩状态下，凹坑减小，而在稀释和浓缩状态的一些样品中，随着温度升高，凹坑变为扩大的斑点。初始浓度和衬底温度导致液滴表面张力和温度梯度，影响形态图案。这项研究为生物医学和生物传感应用提供了由温度和浓度驱动的蛋白质-蛋白质和蛋白质-底物相互作用的见解。
2021-05-12 cond-mat.soft
Patchy Particles Design: From Floppy Modes to Sloppy Dimensions
本文利用自动微分分子动力学，研究斑块粒子设计参数间的相互作用，发现参数景观依赖目标结构柔性，并通过Hessian矩阵识别刚性与松散参数，为有限团簇设计提供指南。
2025-10-10 cond-mat.soft
Interplay between Spinodal Decomposition and Glass Formation in Proteins Exhibiting Short-Range Attractions
我们调查之间的竞争spinodal分解和动态逮捕使用的球状蛋白质溶菌酶的水溶液作为模型系统的胶体与短程吸引力。我们表明，淬火温度Ta以下导致凝胶形成的结果，在spinodal分解过程中的蛋白质致密相的局部逮捕。这些凝胶的流变特性使我们能够使用离心实验来确定两个相的局部密度，并精确地定位凝胶边界和吸引力的玻璃线接近和相图的不稳定区域内。
2009-02-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Phase diagram of two-patch colloids with competing anisotropic and isotropic interactions
片状颗粒被认为是蛋白质聚集的一个很好的模型。计算了两块胶体粒子在各向同性势作用下的凝聚平衡相图。这项研究表明，根据各向同性和各向异性势的相对强度，不同的相共存，如无序的簇，链，晶体和束，这些相也报告了葡萄糖异构酶蛋白。我们还表明，形成网络的束是亚稳态对形成的结晶有利的有限尺寸的束，这也是亚稳态的结晶稳定的晶体。这些纤维束似乎是螺旋状的结构，类似于在镰状细胞血红蛋白中观察到的结构。
2019-05-04 cond-mat.soft
The ion activated attractive patchy particles model and its application to the liquid-vapour phase transitions
本研究扩展了离子激活吸引型斑块粒子模型，引入结合位点间的排斥效应，并利用数值方法分析了模型参数对相图中液-汽共存区域的影响。
2024-09-27 cond-mat.soft
