A fully solvable equilibrium self-assembly process: fine tuning the clusters size and the connectivity in patchy particle systems
自组装是控制从无序的预先存在的部分形成良好定义的结构的机制。尽管自组装作为一种制造方法的重要性和越来越多的实验实现复杂的自组装纳米聚集体，理论预测是落后的。在这里，我们表明，对于一个非平凡的自组装现象，起源分支无环集群，它是可能的，以获得一个完全预测的参数自由理论的平衡自组装相结合的Wertheim理论相关联的液体与Flory-Stockmayer的方法化学凝胶化。
2007-08-14 cond-mat.soft
Telechelic star polymers as self-assembling units from the molecular to the macroscopic scaleBarbara Capone
通过多尺度分子模拟，我们表明，遥爪星型聚合物是一个简单的，强大的和可调的系统，分层自组装成软补丁颗粒，然后到目标的晶体结构。自聚集的片状行为可以完全由每个星的臂的数目和臂的自由端处的吸引单体单元的分数控制。这种自组装的软斑颗粒在增加密度时形成凝胶状分散网络和稳定的有序结构的同时，保持了颗粒尺寸、数量和每个颗粒的斑块排列等性质。特别是，我们证明了固有的柔性在软斑颗粒提出了一种新的机制，导致稳定的金刚石和简单的立方晶体在很宽的密度范围内，并为分子大小范围从约10纳米到微米尺度。
2012-09-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Directed assembly of tetrahedral patchy particles
Faculty of Physics and CeNS, Ludwig-Maximilian-University Munich（慕尼黑路德维希-马克西米利安大学物理学院和CeNS）
研究四面体片状颗粒的定向组装问题，采用基于DNA折纸的方法，通过改变两种结合构型的相对强度，将其组装成多种结构，特定条件下形成特殊结构，笼形物结构还赋予晶体结构颜色。
2026-07-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Programming patchy particles to form complex periodic structures
我们引入一个计划来设计补丁粒子，使一个给定的目标晶体是在足够低的温度下的全球自由能最小值。一个关键特征是电势的扭转分量，其仅在粒子具有正确的相对取向时才允许结合。在研究的所有实例中，目标晶体结构在从低密度流体相退火时容易组装，尽管较简单的目标结构组装得更快。最复杂的例子是在其原始晶胞中具有46个粒子的笼形物。我们还探讨了粒子相互作用中编码的结构信息是否可以进一步减少。例如，去除扭转限制导致BC8形成设计的替代晶体结构的组装，但是更复杂的笼形物设计仍然能够组装，因为剩余的特异性更大。
2019-09-23 cond-mat.soft
Self-assembly of flexible patchy nanoparticles in solution
School of Physics and Information Engineering, Shanxi Normal University（山西师范大学物理与信息工程学院）
本研究通过模拟探究了柔性斑点纳米颗粒自组装行为，揭示了不同因素对结构转变的影响，为设计药物载体提供了新思路。
2026-02-06 cond-mat.soft
Dissipative self-assembly of patchy particles under nonequilibrium drive: a computational study
本研究通过MC与MD模拟探究非平衡驱动下斑图粒子的耗散自组装，发现外部驱动可加快组装速率、提升结构稳定性，阐明了相关机制并经大系统验证，为斑图粒子在纳米结构领域的应用拓展了路径。
2024-09-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
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
Predicting self-assembled patterns on spheres with multi-component coatings
多体系统中各组成部分之间的相互作用可以引起复杂结构的自发形成。通常，人们对相互作用和最终结构之间的联系知之甚少。在这里，我们提出了一个理论自组装斑图形成在多组分系统，制定为一个分析技术，预测形态直接从一个有效的模型中的相互作用。作为示范，我们将该方法应用于模型的烷硫醇的球形金粒子，成功地预测其形态和过渡的相互作用参数的函数。这个系统是有趣的，因为它已被建议提供一个有效的途径，以产生片状胶体。
2013-10-14 cond-mat.soft
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
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
Soft self-assembled nanoparticles with temperature-dependent properties
制造可靠地自组装成所需有序和无序相的多功能构建块是当代材料科学中最热门的话题之一。为此，不同复杂性的微观单元，旨在组装目标阶段，已经被认为，设计，调查和建造。这样的路径通常需要费力的制造技术，特别是当需要构建块的特定功能化时。螺旋星形聚合物，即，由许多$f$二嵌段共聚物制成的星形聚合物自发地自组装成表面上具有吸引点（斑块）的软斑块状颗粒，所述二嵌段共聚物由接枝在中心锚定点上的疏溶剂和亲溶剂单体组成。在这里，我们表明，这样一个系统的可调性可以广泛地扩展通过控制溶液的物理和化学参数。事实上，在固定的外部条件下，自组装行为仅取决于臂的数量和/或疏溶剂与亲溶剂单体的比例。然而，温度和/或溶剂质量的变化使得可以可靠地改变有吸引力的贴片的数量和尺寸。这允许在不修改微观成分的情况下操纵介观自组装行为。有趣的是，我们还证明了不同的参数组合可以产生相同数量的补丁，但不同的径向和角刚度的恒星。这种机制可以提供一种在不改变其拓扑结构的情况下进一步微调超分子网络弹性特性的简洁方法。
2015-09-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
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
Structure and dynamics of amphiphilic patchy cubes in a nanoslit under shear
本文通过分子动力学与多粒子碰撞动力学耦合模拟，研究了单斑块和双斑块两亲性纳米立方体在纳米狭缝中静止及剪切条件下的自组装行为，揭示了两种体相中未见的团簇形貌，并阐明了受限程度和剪切对棒状与分形聚集体尺寸及刚性的差异化影响。
2024-04-30 cond-mat.soft
Symmetry-specific orientational order parameters for complex structures
提出了一个用取向序参量表征复杂自组装结构的综合框架。这在使用具有各种对称性的各向异性构建块的上下文中尤其相关。两类张量序参量分别与多面体有序度和键取向序有关。对于后者，引入了经典键序参量的变化，其利用了组成颗粒和/或预期结晶相的对称性。这些对称化焊接序参量（SymbBOP）可以在整个系统上取平均值，或局部分配给单个焊接。通过结合键渗透过程，人们能够识别自组装结构中的相干域。作为一个示范的建议框架，我们将其应用到一个模拟的混合系统，结合各向同性和补丁粒子与八面体对称。该方法不仅允许人们识别单个结晶域，而且还检测不具有空间填充且缺乏任何长程序的奇特紧凑无定形结构的相干簇。
2021-10-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Designing the self-assembly of arbitrary shapes using minimal complexity building blocks
自组装多组件对象的设计空间范围从每个构建块都是唯一的解决方案到具有明确定义目标结构的最小数量的不同构建块的解决方案。使用一种新的管道，我们探索了一组不同大小和复杂性的结构的设计空间。为了理解不同的解决方案的影响，我们使用补丁粒子模拟分析其组装动力学，并研究不同的构建块的数量和角度和空间公差对目标组装的动力学和产量的相互作用的影响。我们表明，具有最少数量的不同块的资源节约解决方案通常可以比每个构建块都是唯一的设计组装得一样好（或更快）。我们进一步使用我们的方法来设计各种各样的结构，其中构建块在不同的目标结构之间共享。最后，我们使用粗粒度的DNA模拟来研究使用DNA纳米结构作为构建块的多组分形状的实现。
2022-07-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Designing 3D multicomponent self-assembling systems with signal-passing building blocks
本文提出变构模拟构建块模型，通过斑块粒子间信号传递控制自组装，提高目标结构产量并减少所需物种数，应用于可编程纳米粒子群，并展望DNA纳米技术实现途径。
2023-12-20 cond-mat.soft physics.comp-ph
Predicting Magnetic Janus Particle Assembly with Differential Evolution Algorithm
The City College of New York, CUNY（纽约市立大学）；Citrine Informatics
本文提出基于微分进化算法预测磁性Janus粒子组装结构，通过对比实验和模拟研究验证了该方法的有效性。
2025-03-13 cond-mat.soft
