Kinetic roughening of aggregates of patchy colloids with strong and weak bonds
我们研究了具有定向和选择性相互作用的片状球形胶体膜的不可逆聚集。当强弱键之间的差异足够大时，我们发现界面粗糙化从Kardar-Parisi-Zhang（KPZ）到具有淬火无序的KPZ（KPZQ）普适类的交叉.我们计算的临界指数，并确定两个政权之间的交叉。
2014-07-09 cond-mat.soft
Nonequilibrium adsorption of 2AnB patchy colloids on substrates
我们研究了球形$2AnB$片状胶体（两极上有两个$A$ -贴片，赤道上有$n$ $B$ -贴片）在基底上的不可逆吸附。特别地，我们考虑不同的$AA$、$AB$和$BB$结合概率。我们表征的补丁胶体网络和它的依赖于$n$和结合概率。两种生长制度确定不同的密度分布，我们计算的胶体参数的函数的生长模式图。我们还发现，接近基板，网络的密度，这取决于胶体参数，其特征在于由耗尽区。
2013-03-27 cond-mat.soft
Equilibrium adsorption and self-assembly of patchy colloids in microchannels
提出了一个新的理论来描述微通道中片状胶体的平衡吸附和自组装。吸附理论是在经典的密度泛函理论中发展起来的，吸附相和流体相采用热力学微扰理论建模。在这项工作中，我们提出，在胶体上引入补丁大大增强了温度依赖性和可逆的吸附的胶体在微通道。它示出了如何散装流体密度，补丁大小，温度和通道直径可以被操纵，以实现吸附和自组装的斑块状胶体在微通道。
2016-07-20 cond-mat.soft physics.chem-ph
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
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
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
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
Charge regulation and ionic screening of patchy surfaces
利用非线性Poisson-Boltzmann理论研究了具有电荷调节斑块的表面的性质。使用模式扩展有效地解决非线性问题，我们揭示了德拜长度大小的补丁的充电行为。我们发现，补丁充电到更高的电荷密度，如果它们的大小是相对较小的，如果补丁被很好地分离。数值结果被用来构建一个基本的分析模型，预测表面上的平均表面电荷密度与补丁带电基团。
2010-09-30 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
Bicontinuous and mixed gels in binary mixtures of patchy colloidal particles
我们研究了片状胶体颗粒模型二元混合物的热力学和逾渗状态。每个物种的颗粒具有两种类型的三个位点，其中一种促进相同物种的颗粒的结合，而另一种促进不同物种的结合。我们发现了四个在低温和低密度的结构：两个凝胶，只有一个物种的结晶，混合凝胶，两个物种的粒子渗滤，但没有物种分别结晶，和一个双连续的凝胶，两个物种的粒子分别渗滤，形成两个相互连接的网络。熵与成键能的竞争决定了不同构型的稳定性。随着温度和/或组成的变化，适当的混合物在混合凝胶和双连续凝胶之间表现出一个或多个连接性转变。
2011-11-16 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
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
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
Formation of dodecagonal quasicrystals in two-dimensional systems of patchy particles
用计算机模拟方法研究了具有5块和7块规则排列的二维斑片粒子的行为。对于较高的压力和较宽的斑块宽度，六边形晶体具有最低的焓，而在较低的压力和较窄的斑块，具有五个最近邻居的低密度晶体，以及基于正方形和三角形的（3^2，4，3，4）平铺的晶体的焓变低。有趣的是，在六方晶体变得稳定的参数空间附近的区域，从高温冷却时形成具有十二角对称性的准晶结构。这些准晶体可以被认为是正方形和三角形的镶嵌，并且可能是由与所有不同的可能的这种镶嵌相关联的大的构型熵所稳定的。潜在的实验实现这样的结构使用DNA多臂图案进行了讨论。
2011-11-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Percolation thresholds of randomly rotating patchy particles on Archimedean lattices
研究了二维空间中随机旋转斑片粒子在$11$阿基米德晶格上的渗流问题。晶格的每个顶点都被一个粒子占据，并且在每个模型中，斑块的大小和数量都是单分散的。当一个粒子的表面上有多个斑块时，它们是对称装饰的。随着粒子表面被斑块覆盖的比例$χ$的增加，由斑块连接的团簇增长，并且系统在阈值$χ_c$处扩展。我们结合蒙特卡罗模拟和临界多项式方法，对$11$晶格上具有一到六个补丁的圆盘和具有一到两个补丁的球体给出了$χ_c$的精确估计。对于单块粒子，我们发现不同晶格上粒子的$χ_c$值的顺序与相同晶格上的位渗流阈值$p_c$的顺序相同，这意味着单块粒子的$χ_c$主要取决于晶格的几何形状.对于具有更多斑块的粒子，对称性在确定$χ_c$中变得非常重要。通过对具有1 ~ 6个斑块的圆盘的$χ_c$的估计，通过与对称性有关的分析，我们能够给出在所有$11$格上具有任意数目斑块的圆盘的$χ_c$的精确值.对于这些格子上的斑盘，我们发现了如下规律：（i）随着斑数$n$的增加，$χ_c$的值以周期的方式重复，周期$n_0$由格子的对称性决定;（ii）当$\mod(n,n_0)=0$出现时，最小阈值$χ_{\rm min}$出现，模型等价于含$χ_{\rm min}=p_c$的位渗流;（iii）具有$\mod(n,n_0)=m$和$n_0-m$（$m<n_0/2$）的盘共享相同的$χ_c$值。
2021-12-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-assembly of three-dimensional open structures using patchy colloidal particles
开放结构可以显示出许多不寻常的性质，包括负泊松比，负热膨胀和全息弹性，并在工程中有许多有趣的应用。然而，在胶体尺度上自组装开放结构是一个巨大的挑战，其中短程相互作用和低配位数可能使它们机械不稳定。在本文中，我们讨论了使用三块Janus粒子的开放结构的自组装，它有两个大的吸引补丁，可以形成多个键，由一个带与纯硬球排斥分开。这样的表面图案化导致开放结构，其通过取向熵（有序无序效应）稳定，并且通过振动熵选择而不是紧密堆积的结构。对于不同的补丁大小的颗粒可以形成四面体或八面体结构的图案，然后组成开放的晶格，包括烧绿石，六方四叠和钙钛矿晶格。使用分析理论，我们研究这些可能的开放和紧密堆积结构的三块Janus粒子的相图和表征这些结构的机械性能。我们的理论导致合理的设计粒子的三维胶体结构的自组装是可能的，使用目前的实验技术。
2014-03-04 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
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
Structure and equation-of-state of a disordered system of shape anisotropic patchy particles
我们提出了一个新的二维椭圆模型（即，形状各向异性）片状胶体，其中颗粒的不可穿透的核心在其共同顶点上被Kern-Frenkel型补丁装饰。使用（一）有据可查的标准重叠的未修饰的椭圆和（二）提出新的标准，如果两个粒子的补丁区域相互作用，我们进行了广泛的蒙特卡罗模拟在NPT合奏的证据。考虑椭圆形粒子的纵横比\{kappa} = 2，4，和6与两个补丁位于共同的顶点，并选择代表性的温度值，我们研究了半定量水平上出现的无序相的快照和径向分布函数和目前的状态方程的结果。
2019-02-21 cond-mat.soft
Chromatic patchy particles: effects of specific interactions on liquid structure
我们研究了片状颗粒液体的结构和热力学性质，特别关注“颜色”的作用，即单个补丁之间的特定相互作用。一个可能的实验实现这种“彩色”的相互作用是通过装饰与单链DNA接头的颗粒补丁。接头的互补性可以促进预定的贴片对之间的选择性键形成。利用分子动力学模拟，我们比较了“有色”和“无色”体系形成的聚集体的局部连通性、键取向顺序和其他结构性质。分析是做两个不同的补丁安排（四面体和立方）的球形颗粒。结果发现，“无色”片状颗粒的聚集（液体）相是更好地连接，密度和通常具有较强的局部秩序比相应的“有色”的。这反过来又使有色液体在化学上不太稳定。具体来说，我们预测，在一个典型的情况下，色相互作用应该增加相对于无序液体的结晶相的相对稳定性，从而扩大其区域的相图。
2015-01-29 cond-mat.soft
Transfer of multi-DNA patches by colloidal stamping
片状颗粒由于其发展定向和选择性相互作用的能力而受到极大的关注，并作为创新胶体分子和晶体结构自组装的构建单元。虽然合成具有多个不同补丁的粒子仍然具有很大的挑战性，并且缺乏有效的方法，但这些构建模块将为更广泛的具有固有特性的有序材料开辟道路。在这里，我们描述了一种新的方法来图案功能的DNA补丁在颗粒的表面，通过使用胶体邮票。由于选择性链置换反应，DNA油墨仅在目标颗粒和印模之间的接触区域处转移。所产生的DNA斑块颗粒是理想的候选者，可以作为先进的精密/设计师构建模块来自组装下一代胶体材料。
2023-01-13 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 simple patchy colloid model for the phase behavior of lysozyme dispersions
本文提出了一个具有异位对相互作用的球形蛋白质的极小模型来描述溶菌酶的平衡相行为。考虑到颗粒之间的排斥屏蔽库仑相互作用，假设净电荷均匀地涂抹在球形蛋白质表面上。我们将有吸引力的表面补丁，补丁之间的相互作用，在不同的领域建模的一个有吸引力的汤川潜力。进入吸引力汤川势部分的参数确定使用的实验访问的气体-液体的临界点上的信息。采用二阶热力学微扰理论计算了液固相的亥姆霍兹自由能。我们对溶解度曲线的预测与实验数据相当一致。此外，我们提出了新的实验数据的气液共存曲线在不同的盐浓度，并比较这些与我们的模型计算。与先前的研究结果一致，我们观察到的强度和范围的吸引力的潜力的一部分，只有弱依赖于盐的含量。
2009-01-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Three-dimensional patchy lattice model: ring formation and phase separation
本文研究了具有$A$型$2$斑块和$B$型$10$斑块的粒子模型的结构和热力学性质。粒子被放置在一个面心立方晶格的网站上，补丁沿最近的邻居方向取向。链，环和网络的自组装之间的竞争的相图进行了系统的调查，这一类的模型，使用Wertheim的理论相关联的流体和Monte Carlo数值模拟的扩展。我们改变了贴片$A$和$B$之间的相互作用的比率$r\equivε_{AB}/ε_{AA}$，$ε_{AB}$，以及$A$贴片之间的相互作用的比率，$ε_{AA}$（$ε_{BB}$被设置为$0$）以及$A$贴片的相对位置，即，$A$贴片的（晶格）方向之间的角度$θ$。我们发现，$r$和$θ$（$60^\circ,90^\circ,$或$120^\circ$）对相图有深远的影响。在空的流体状态（$r < 1/2$）中，相图是具有闭合可渗透性环的重入式。下临界点附近的区域表现出不寻常的结构和热力学行为，由相对较短的环的存在所决定。理论和模拟的结果之间的协议是优秀的$θ=120^\circ$，但恶化$θ$减少，揭示了需要新的理论方法来描述的结构和热力学系统为主的小环。
2014-01-28 cond-mat.soft
(Dis-)appearance of liquid-liquid phase transitions in a heterogeneous activated patchy particle model and experiment
本研究通过异质激活型补丁粒子模型，揭示补丁异质性（尤其是离子与不同补丁的结合能及离子介导吸引能的补丁类型依赖性）对液-液相变（出）现与消失的调控机制，解释了实验现象并提出与非激活模型互补的新机制，为生物系统电荷驱动LLPS研究提供理论支撑。
2025-11-11 cond-mat.soft
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
Computing phase diagrams for a quasicrystal-forming patchy-particle system
我们介绍了一种方法来计算准晶体的自由能，我们用它来计算系统的二维斑片状粒子与五个规则排列的补丁，以前已被证明形成十二方准晶的相图。我们发现，准晶是一个结晶稳定相的条件范围很广，仍然是一个强大的功能的系统作为潜在的参数变化。我们还表明，准晶体是熵稳定的晶体近似。
2013-04-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Patterns without patches: Hierarchical assembly of complex structures from simple building blocks
具有“粘性补丁”的纳米颗粒长期以来一直被提议作为复杂结构自组装的构建块。然而，这种片状粒子的合成可实现性大大落后于对它们可能形成的模式的预测。使用计算机模拟，我们表明，同一流派的结构可以从简单的各向同性领域的解决方案，只提供控制它们的大小和少量的结合亲和力。在第一步中，从自然动力学中以高产率产生具有明确结构和组成的有限簇。这些团簇实际上是一种片状颗粒，可以进一步组装成各种复杂的超结构，包括丝状网络，有序片和高度多孔的晶体。
2013-10-02 cond-mat.soft
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
Mobile linkers on DNA-coated colloids: valency without patches
用单链DNA（ssDNA）包被的胶体可以选择性地结合到用互补ssDNA包被的其他胶体。DNA包被的胶体（DNACC）可以与特定的伙伴结合，这一事实为制造胶体“分子”开辟了前景。然而，为了设计基于DNACC的分子，我们必须能够控制胶体的化合价，即给定DNACC可以结合的配偶体的数量。一个明显但不太简单的方法是用单链DNA的补丁装饰胶体表面，选择性地结合其他胶体上的单链DNA。在这里，我们提出了一个设计原则，利用多体效应来控制否则各向同性胶体的化合价。使用理论和模拟相结合，我们表明，我们可以调整与移动的ssDNA涂覆的胶体的化合价，简单地通过调整粒子之间的非特异性排斥。我们的模拟结果表明，由此产生的有效的相互作用导致低价胶体自组装在特殊的开放结构，非常不同于那些观察到的DNACCs与固定的DNA接头。
2014-08-27 cond-mat.soft
Self-assembly of chromatic patchy particles with tetrahedrally arranged patches
本研究针对立方金刚石自组装选择性难题，探究四面体排布贴片粒子的自组装行为，发现单组分与类DNA碱基互补的受限二元体系均无法选择性形成立方金刚石，且二元体系的堆叠杂化物形成的贴片尺寸范围更宽。
2025-01-11 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.comp-ph
Patchy sticky hard spheres: analytical study and Monte Carlo simulations
我们考虑一个硬球轴承一个或两个均匀的圆形粘性补丁，分布，以便不重叠的流体。如果两个球的中心连线与每个球上的一个补丁相交，则两个球通过“粘性”巴克斯特势相互作用，否则通过硬球势相互作用。我们分析的位置的流体-流体的过渡和渗流线的大小的补丁（分数覆盖的球体的表面）和补丁的数量内的维里扩展到第三阶和内的前两个条款（C 0和C1）的一类封闭Cn铰链上的直接关联函数的密度扩展的函数。我们发现，这两条线的位置敏感地依赖于总的粘合剂覆盖率及其分布。在所选择的近似理论中，处理几乎完全是解析的。我们测试我们的研究结果，通过专门的蒙特卡罗（MC）模拟，并发现的关键行为的主要定性特征，以及捕捉尽管低密度微扰性质的封闭。引入各向异性吸引力到模型悬浮液的球形颗粒是第一步更现实的描述球形蛋白质在溶液中。
2007-10-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
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
Thermodynamic perturbation theory for self-assembling mixtures of divalent single patch colloids
在这项工作中，我们扩展Wertheim的热力学微扰理论（TPT）的二元混合物（物种A和物种B）的斑片状胶体，每个物种有一个单一的补丁，可以结合最多两次（二价）。胶体被视为具有定向圆锥形结合位点的硬球。我们限制系统，使得只有不同物种之间的斑块共享吸引力;这意味着有AB吸引力，但没有AA或BB吸引力。该理论是在Wertheim的双密度形式主义为一个网站缔合流体。由于补丁是双键，相关的链，所有的链长，以及4-mer环组成的两个物种A和两个物种B胶体占。由于只有AB吸引力的限制，不能形成占主导地位的相应纯组分情况下的双键胶体三原子环。该理论被证明是在良好的协议与Monte Carlo模拟数据的结构和热力学这些补丁胶体混合物作为温度，密度，补丁大小和组成的函数。结果表明，4-mer环占主导地位，在低温下，抑制聚合的混合物成长链。这种类型的混合物最近已被研究人员合成。这项工作提供了第一个理论能够准确地模拟这些混合物。
2014-03-17 cond-mat.soft
Enhanced condensate fluidity in modified patchy particle models
针对现有斑图粒子模型模拟生物分子凝聚体时动力学缓慢、难以捕捉类流体特性的问题，研究人员提出引入柔性斑与核间弱各向同性吸引的改进模型，在保留平衡特征的同时加快动力学，支持更大更复杂系统的模拟。
2025-01-15 cond-mat.soft
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
