Formation and Fluctuation of Two-dimensional Dodecagonal Quasicrystal
本文利用布朗动力学模拟揭示补丁粒子经退火自组装形成二维十二边形准晶的成核、扩展与网络涨落机制，并发现其与各向同性粒子系统相似。
2022-06-16 cond-mat.soft
Complete Structural Determination of Mesostructural Dodecagonal Quasicrystalline Particles
Tongji University（同济大学）；Tohoku University（东北大学）；ShanghaiTech University（上海科技大学）
研究人员通过电子断层扫描等技术完成自组装介结构十二次准晶颗粒的完整结构测定，揭示其结构与传统假设的四面体密堆积存在偏差，提出简化堆叠模型，为软物质准晶研究提供支撑。
2026-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Stability of diverse dodecagonal quasicrystals in T-shaped liquid crystalline molecules
本研究针对T形液晶分子的准晶自组装问题，提出三种含新型菱形-正方形-三角形图案的自相似十二次拼贴结构，结合SCFT分析其热力学稳定性与区分判据，为软材料准晶设计与发现提供指导。
2024-10-10 cond-mat.soft math-ph math.MP
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
Atomistic mechanisms of dynamics in a two-dimensional dodecagonal quasicrystal
本研究通过分子动力学模拟二维十二角准晶，发现其动力学呈现异质性、非阿伦尼乌斯弛豫及两阶段弛豫，且更接近金属玻璃形成液体而非晶体。
2025-05-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Stability of Two-Dimensional Soft Quasicrystals
本文用最近发展起来的投影方法研究了二维软准晶的相对稳定性，为计算周期晶体和准晶的自由能提供了一个统一的数值框架。本文用Lifshitz-Petrich自由能泛函的两种尺度软准晶的简单模型，得到了包括十二方、十方和八方准晶在内的许多有序相的精确自由能。自由能的可用性使我们能够构建系统的相图，表明，对于Lifshitz-Petrich模型，十二方和十方准晶可以成为稳定相，而八角准晶保持为亚稳相。
2015-05-26 cond-mat.soft
Solid-phase structures of the Dzugutov pair potential
在最近的一个简单单原子系统通过Dzugutov对势相互作用的计算机模拟中，已经报道了流体冻结成平衡十二方准晶[M。Dzugutov，Phys. Rev. Lett. 70，2924（1993）]。在这里，我们使用分子动力学模拟和热力学微扰理论相结合，进行了详细的分析的Dzugutov势系统的固相结构的相对稳定性。在低压下，发现最稳定的结构是bcc晶体，其在较高压力下让位于fcc晶体。虽然十二方准晶和σ相晶体与体心立方晶体竞争稳定性，但它们始终保持亚稳态。
2000-03-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
A patchy-particle 3-dimensional octagonal quasicrystal
University of Oxford（牛津大学）；Keio University（庆应义塾大学）；Consejo Superior de Investigaciones Científicas, CSIC（西班牙国家研究委员会）
该研究设计了一种基于二维阿曼-贝内克尔铺砌的三维八边形准晶体模型，通过颗粒状粒子的自组装实现，并探讨了其在DNA折纸或蛋白质设计中的潜在应用。
2025-11-25 cond-mat.soft
A one-component patchy-particle icosahedral quasicrystal
本文提出单组分斑片粒子系统，在模拟中通过方向性键合形成由互连二十面体构成的面心二十面体准晶，并证实其长程准周期序与熵稳定性，为非金属合金材料中实现准晶提供新途径。
2025-05-01 cond-mat.soft
Flat quasicrystalline tilings in terms of density wave approach
本文利用朗道密度波理论分析十重和十二重准晶镶嵌，通过干涉图样极值推导出多对平面镶嵌，并提出非平衡组装方法生成具有无规phason应变的准晶镶嵌。
2025-11-06 cond-mat.soft
Rectangle--triangle soft-matter quasicrystals with hexagonal symmetry
非周期性（准晶）瓷砖，例如彭罗斯瓷砖，可以由例如风筝和飞镖、正方形和等边三角形、菱形或盾形瓷砖构成，并且可以具有各种不同的对称性。然而，几乎所有出现在软物质中的准晶都是十二角型的。在这里，我们研究了一类基于矩形和两种类型的等边三角形的六边形对称的非周期镶嵌。我们展示了如何设计软物质系统的粒子相互作用，通过包含两个长度尺度，形成非周期性的稳定状态的两个不同的例子的矩形-三角形平铺的对电位。其中之一是青铜意味着瓷砖，而另一个是一个概括。我们的工作指出了如何在软物质中设计更一般的（超过十二方的）准晶。
2022-08-03 cond-mat.soft nlin.PS
Self-assembling two-dimensional quasicrystals in simple systems of monodisperse soft-core disks
在以前形成准晶的方法中，认为涉及颗粒尺寸、形状或相互作用势的多个竞争长度尺度是必要的。这是出乎意料的，准晶可以自组装的单分散，各向同性粒子通过一个简单的势相互作用，而无需多个长度尺度。在这里，我们报告了令人惊讶的发现，这种准晶体的自组装在二维系统的软核磁盘通过排斥相互作用。我们不仅发现了十二方准晶，而且还发现了八方准晶，这在软准晶中还没有发现。在这种意想不到的准晶的自组装中，粒子倾向于形成五边形，这是形成准晶有序的基本元素。我们的发现为形成准晶铺平了一条意想不到的简单途径，并对准晶的理论理解提出了新的挑战。
2017-03-26 cond-mat.soft
Non-Close-Packed Three-Dimensional Quasicrystals
准晶是凝聚态物质中常见的。它们是从原子尺度到纳米尺度的平衡相的重要候选者。在这里，我们调查的计算自组装的四个准晶在一个单一的模型系统的全同粒子与可调各向同性对势相互作用。我们复制了一个已知的二十面体准晶，并报道了一个十面体准晶，一个十二面体准晶和一个八面体准晶。准晶具有低配位数或发生在介观密度变化的系统中。我们还报告了网络凝胶相。
2017-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Inverse design of two-dimensional structure by self-assembly of patchy particles
本文提出基于相对熵的优化方法，利用球谐函数表示补丁粒子相互作用，并结合 Brownian Dynamics 模拟实现二维目标晶格与准晶体的自组装逆向设计。
2021-09-21 cond-mat.soft
Self Assembly of Soft Matter Quasicrystals and Their Approximants
最近在软物质系统中令人惊讶地发现了准晶体及其近似物，这提出了一种有趣的可能性，即这些结构可以在广泛的纳米和微米尺度组装中实现。理论上，软物质准晶体和近似物在很大程度上是熵稳定的，但它们形成的热力学机制仍然难以捉摸。在这里，我们使用计算机模拟和自由能计算，以证明一个简单的设计启发式组装准晶体和近似的软物质系统。我们的研究建立在以前的模拟研究的自组装的十二方准晶和近似的最小系统的球形粒子与复杂的，高度特定的相互作用势。我们展示了另一种基于熵的方法，用于组装十二方准晶和近似物，仅基于粒子功能化和形状，从而在更容易实现的键合和排斥体积相互作用方面重塑基于相互作用势的组装策略。在这里，球形结构单元用可移动表面实体官能化，以促进形成具有低表面接触面积的结构，包括非紧密堆积和多四面体结构。结构单元还具有形状多分散性，其中结构单元的子集偏离理想的球形形状，阻碍了紧密堆积晶体的形成。我们表明，三种不同的模型系统，这两个功能-移动表面实体和形状多分散性-一致组装准晶体和/或近似。我们认为，这种设计策略可以被广泛利用，以组装准晶体和近似的纳米和微米尺度。此外，我们的结果进一步解释了实验中软物质准晶的形成。
2011-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Self-assembly of two-dimensional binary quasicrystals: A possible route to a DNA quasicrystal
我们使用蒙特卡罗模拟和自由能技术表明，五价和六价的二维片状粒子的二元溶液可以形成稳定的准晶体，即使在非常窄的补丁宽度，提供他们的补丁相互作用选择在一个适当的方式。这种片状颗粒可以被认为是DNA多臂“星形”基序的粗粒度表示，可以通过调整突出臂的DNA序列来选择它们彼此非常特异地结合。我们探讨了几种可能的设计策略，并得出结论，DNA星瓦，旨在相互作用，在一个特定的，但不过分约束的方式，可能会被用来构建软准晶体在实验中。我们验证了这样的星瓦可以形成稳定的十二边形图案使用oxDNA，一个现实的粗粒度的DNA模型。
2016-07-22 cond-mat.soft physics.chem-ph
Dynamics of particle flips in two-dimensional quasicrystals
准晶的动力学比周期性固体的动力学更复杂，在实验中难以研究。本文利用Lennard-Jones-Gauss相互作用系统的分子动力学模拟研究了一个十方准晶和一个十二方准晶。我们观察到，短时间动力学是由随机粒子运动，所谓的相子翻转，这可以是单粒子跳跃或相关的环状多粒子移动为主。在长时间内，翻转机制在重新排序准晶中是有效的，并且可以产生扩散。扩散的温度依赖性由阿克里先乌斯定律描述。通过对动力学倾向性的分析，我们还研究了移动粒子的空间分布和相关性。
2010-10-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A hard-sphere quasicrystal stabilized by configurational entropy
本研究通过自由能计算证实，构型熵可稳定平面硬球二元混合物中的十二边形准晶，且各铺砌方式概率几乎相等，为微米尺度准晶自组装提供了理想候选体系。
2023-06-06 cond-mat.soft
Self-assembly of quasicrystals under cyclic shear
Laboratoire de Physique des Solides, Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学固体物理实验室）
研究通过循环剪切驱动二维十二面体准晶体自组装，发现剪切可使随机结构转变为有序准晶体状态，展示出非平衡相图与热平衡相似，且剪切稳定准晶体在零温平衡状态下不易出现，表明机械驱动可稳定准晶体秩序，类似热力学熵效应。
2026-03-27 cond-mat.soft
Dynamic control of self-assembly of quasicrystalline structures through reinforcement learning
Future University Hakodate（函馆未来大学）；Mathematics for Advanced Materials-OIL, AIST（日本国立研究开发法人产业技术综合研究所先进材料数学研究部门-OIL）
本文采用 Q-learning 学习温度控制策略，引导补丁粒子沿有利动力学路径自组装为低缺陷 DDQC，并借助三势阱模型解释强化学习发现特征温度的机制。
2024-09-19 cond-mat.soft cs.LG
Inverse Design of Crystals and Quasicrystals in a Non-Additive Binary Mixture of Hard Disks
本研究扩展了单分散系统的逆向设计方案，利用进化算法和卷积神经网络在硬圆盘非加和二元混合物中成功逆向设计了二维晶体与准晶结构，并引入基于对称性的序参量作为适应度函数以设计八边形准晶。
2024-03-22 cond-mat.soft
Controlled self-assembly of periodic and aperiodic cluster crystals
已知软颗粒重叠并形成稳定的簇，其自组装成具有密度无关的晶格常数的周期性晶相。我们使用分子动力学模拟在两个维度上证明，通过一个明智的设计的各向同性对潜力，可以控制的集群的顺序，并产生各种相，包括十次和十二次准晶。我们的研究结果证实了分析预测的基础上的平均场近似，提供洞察准晶体在软大分子系统的稳定，并提出了一个实用的方法，其控制自组装在实验室实现使用合成的软物质粒子。
2014-01-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft nlin.PS
Phase Diagram of Hard Tetrahedra
多面纳米粒子和胶体合成的进展激发了人们对多面体形状相行为的兴趣。正四面体吸引了特别的注意，因为它们更喜欢与周期性不相容的局部对称性。最近报道了正四面体的两个致密相。在三角双锥（二聚体）晶体中实现了密度已知的四面体堆积，堆积密度为4000/4671= 85.63%。在模拟中观察到了一个十二方准晶，它的近似体，具有周期性的平铺结构（3.4.3^2.4），可以被压缩到85.03%的填充率。在这里，我们表明，准晶近似是更稳定的比二聚体晶体的堆积密度低于84%，使用Monte Carlo计算机模拟和自由能计算。为了进行自由能的计算，我们使用的各向异性形状和热力学积分的弗伦克尔-拉德方法的变化。近似的增强的稳定性可以归因于网络子结构，其最大化颗粒可用的自由体积（以及因此的“摆动空间”），并促进颗粒的相关运动，这进一步有助于熵并导致填充密度低于65%的扩散。结构上不同的相位之间的固体-固体过渡的存在不相关的对称性破缺-近似和二聚体晶体-是不寻常的硬粒子系统。
2011-11-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Discrete Elastic Model for Two-dimensional Melting
我们以前的分子动力学模拟研究简单的二维（2D）系统\cite{matt_big}表明，几何缺陷（本地化，大幅度偏离六方有序）和拓扑缺陷（位错和向错）发挥作用，在2D熔化。为了捕捉的主要特征的2D熔化过渡和调查这两类缺陷各自的作用，我们研究了一个离散的弹性模型，由弹簧连接的节点的阵列，其中的几何缺陷（建模为断裂弹簧）和拓扑缺陷（节点具有不同的协调数从6）的相对数量可以精确地控制。我们预制蒙特卡罗模拟，这个模型中的等压-等温系综，并提出了相图以及各种热力学，统计和结构量作为相对人口的几何和拓扑缺陷的函数。该模型表现出丰富的相行为，包括六方晶体和正方形晶体，膨胀晶体，十二方准晶和液体结构。我们发现，固-液转变温度降低了一个因素3至4，相对于只允许拓扑缺陷的情况下，当拓扑和几何缺陷都允许，支持我们的假设有关的核心作用所发挥的几何缺陷在熔化。稠密液体的微观结构进行了研究，并与二维粒子系统的模拟结果进行了比较。
2003-03-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Phase diagram and melting scenarios of two-dimensional Hertzian spheres
我们提出了计算机模拟系统的纯排斥性软胶体粒子相互作用，通过赫兹势和约束到一个二维平面。该势描述了弱变形体的弹性相互作用，并且可以是定性描述软大分子（如球形胶束和星形聚合物）行为的可靠模型。我们发现了大量的有序相，包括十二方准晶，并分析了低密度三角形和正方形相的熔化情况。有趣的是，取决于相图上的位置，系统可以通过一级转变熔化，并且根据Berezinskiii-Kosterlitz-Thouless-Halperin-Nelson-Young（BKTHNY）方案（具有中间六角相的两个连续转变）熔化，并且还根据最近提出的具有一级六角-各向同性液体转变和连续固体-六角转变的两阶段熔化。我们还证明了三临界点的可能性的熔点。
2018-01-30 cond-mat.soft
Short-wavelength mesophases in the ground states of core-softened particles in two-dimensions
Universidade Federal de Santa Catarina（圣卡塔琳娜联邦大学）
本研究通过变分分析和分子动力学模拟，揭示了二维核心软颗粒体系中多种介相结构，包括短波长介相、准晶体相等，并探讨了竞争长度尺度对相变行为的影响。
2025-12-05 cond-mat.quant-gas cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
