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
Templated self-assembly of patchy particles
我们探索使用模板自组装，以促进复杂的目标结构的形成，由补丁颗粒。首先，我们考虑围绕球形核粒子的高对称性壳结构的模板化。我们发现，核心颗粒周围的成核可以抑制聚集体的形成，这一过程往往会阻碍自组装。特别是，这种新的组装途径允许十二面体壳容易地形成，而这些结构在没有模板的情况下永远不会形成。其次，我们考虑了多壳层结构的自组装，其中已知中央二十面体核心容易自行形成，并且然后可以模板化进一步层的生长。我们能够找到的条件下，两个和三个壳结构成功组装，说明的权力的模板方法。
2010-11-24 cond-mat.soft
Phase separation on the sphere: Patchy particles and self-assembly
受细胞表面非均匀畴结构观察的启发，我们考虑一个极小模型来描述球形颗粒表面相分离的动力学。弯曲的颗粒表面上的晶粒尺寸效应导致形成长寿命的亚稳态，其密度在颗粒表面上以斑块形式分布。我们研究了这些状态的时间演化和稳定性作为粒子尺寸和热力学参数的函数。最后，通过将我们的发现与斑片状粒子的研究相联系，我们考虑了多粒子系统中自组装的影响。
2016-07-12 cond-mat.soft
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
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 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
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
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
Layer-by-layer assembly of patchy particles as a route to non-trivial structures
我们提出了一种新的策略，强大的高质量的自组装的非平凡的周期性结构的补丁粒子，并研究它与布朗动力学（BD）模拟。它的第一个元素是使用粒子之间的特定补丁-补丁和壳-壳相互作用，这可以通过用特定DNA链对补丁和壳区域进行差异功能化来实现。我们的方法的另一个关键要素是使用逐层协议，允许避免形成不希望的随机聚集体。作为一个例子，我们设计和自组装的一个版本的双金刚石（DD）晶格，其中四种颗粒类型排列成BCC晶体由四个FCC子晶格。晶格可以通过选择性地去除某些类型的颗粒而进一步转化为立方金刚石（CD）。我们的研究结果表明，通过结合相互作用的方向性，选择性和逐层协议，可以实现高质量的鲁棒自组装。
2017-05-22 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
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
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
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
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
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
Self-assembly of bi-functional patchy particles with anisotropic shape into polymers chains: theory and simulations
已知短的平端DNA双链体（低至6个碱基对）的浓缩溶液会有序地进入双相液晶相。这种自组装是由于双链体末端之间的堆叠相互作用，促进它们聚集成具有显著持久长度的多分散链。实验表明，液晶相的形成取决于双链体长度的临界体积分数以上。我们介绍和调查，通过数值模拟，一个粗粒度的DNA双螺旋模型。每个双链体被表示为硬准圆柱体，其基部被两个相同的反应位点装饰。终端站点之间的堆叠相互作用是通过一个短程方阱势建模。我们比较的数值计算结果与预测的基础上的自由能泛函，并找到满意的定量匹配的各向同性的，非对称的相边界和系统结构。数值和理论结果与实验结果的比较证实，DNA双链体的自组装可以通过圆柱形颗粒的平衡聚合反应，使我们能够估计堆叠能适当建模。
2011-08-31 cond-mat.soft
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
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
Entropic effects in the self-assembly of open lattices from patchy particles
开晶格的特征在于低体积分数的结构单元排列、低配位数和结构单元之间的开放空间。这些晶格的自组装由于其开放结构而面临机械不稳定性的挑战。我们从理论上研究了熵在由斑片粒子构成的开晶格自组装中的稳定作用。这些发现的初步报告和他们的比较实验最近提出[X.茅角，澳-地Chen，S. Granick，\textit{Nat. Mater.}，\textbf{12}，217（2013）]。我们发现，补丁粒子的旋转熵可以提供机械稳定性的开放晶格，而补丁粒子的振动熵可以降低开放晶格的自由能，从而使开放晶格与具有相同势能的密排晶格的选择。这些效应打开了大门，显着简化可能的未来设计的补丁颗粒的开放晶格自组装。
2013-03-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-Assembly of Active Bivalent Patchy Particles
研究活性二价布朗颗粒（ABBPs）的非平衡聚合，发现活性导致链聚集、缩短链长并促进推进向量对齐，在极端条件下形成运动诱导螺旋或旋转晶体簇两种新状态。
2024-11-18 cond-mat.soft
Self-assembly dynamics of reconfigurable colloidal molecules
胶体分子被设计成通过其各向异性的形状和相互作用来模仿它们的分子类似物。然而，目前的实验实现缺少真实分子中存在的结构灵活性，从而限制了它们作为模型系统的使用。我们克服了这一限制，组装可重构的胶体分子与移动的DNA接头功能化的二氧化硅颗粒在高产量。我们实现了这一目标，通过采用高数量比的粒子功能化与互补DNA链的自组装途径对形成有限大小的集群。两种颗粒的尺寸比提供了对总体簇尺寸或"价态"以及可重构性程度的控制。由可移动连接体提供的键的灵活性允许具有几何预期的最大价的胶体簇的成功组装。我们定量研究这些灵活的胶体分子的自组装动力学的实验，分子动力学模拟，和分析模型的组合。我们的"柔性胶体分子"是研究和利用复杂层次结构、光子晶体和胶体超材料的自组装的令人兴奋的构建块。
2021-10-10 cond-mat.soft
Molecular Theory for Self Assembling Mixtures of Patchy Colloids and Colloids with Spherically Symmetric Attractions: The Single Patch Case
在这项工作中，我们开发的第一个理论模型自组装混合物的单补丁胶体和胶体与球对称的吸引力。在理论的发展中，我们限制了相互作用，使得斑片状和球对称胶体之间存在短程吸引，但是斑片状胶体不吸引斑片状胶体，球对称胶体不吸引球对称胶体。这导致混合物可逆地自组装成胶体星形分子的温度、密度和组成依赖性。这种类型的混合物最近已经通过接枝互补单链DNA合成[Feng et al.，Advanced Materials 25（20），2779-2783（2013）]作为理论的定量测试，我们进行新的蒙特卡罗模拟以研究这些混合物的自组装;发现理论和模拟非常一致。
2013-07-18 cond-mat.soft
Activity-assisted self-assembly of colloidal particles
我们概述了一个基本的战略，如何自推进可以用来提高一个典型的胶体自组装过程的产量。这种方法的成功取决于胶体构建块的周到设计以及如何赋予粒子自推进能力。只要满足一组标准，就有可能显著增加自组装的速率，并且极大地扩展了参数空间中可以发生自组装的窗口。此外，我们表明，通过调整自推进力的相对开/关时间，可以调节胶体的有效速度，从而进一步优化自组装过程。
2016-08-03 cond-mat.soft
Evaporation-driven assembly of colloidal particles
在缓慢蒸发过程中，在液滴界面处吸收的胶体颗粒排列成独特的填充物（Manoharan等人，Science 301，第483-487页）。我们提出了一个数值和理论分析的包装选择问题。选择独特的填料几乎完全取决于干燥过程中的几何约束。
2004-04-09 cond-mat.soft
Self-Assembly of Patchy Colloidal Dumbbells
我们采用蒙特卡罗模拟研究了通过修正的Kern-Frenkel势相互作用的块状哑铃胶体的自组装，通过探测系统的浓度和哑铃形状。我们考虑哑铃组成的一个有吸引力的球的直径$σ_1$和一个排斥球的直径$σ_2$和中心到中心的距离$d$之间的领域。对于三种不同的尺寸比，我们研究了两个球之间不同间距$l = 2d/(σ_1+σ_2)$的自组装结构。特别是，我们专注于可以从均匀流体组装的结构，因为这些可能是在实验中感兴趣的。我们使用簇序参数来分类所形成的结构的形状。当球的大小几乎相等时，$q=σ_2/σ_1=1.035$，我们发现，在增加$l$，球形胶束转化为细长胶束，并最终囊泡和双层。对于尺寸比$q=1.25$，我们观察到一个连续可调的过渡，从球形到细长的胶束时，增加球分离。对于尺寸比$q=0.95$，我们发现双层和囊泡，加上多面体和液滴。我们的研究结果确定了关键参数，以创建有吸引力的哑铃在实验中的胶体囊泡。
2014-12-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-Assembly Formed by Spherical Patchy Particles with Long-Range Attraction
我们报告的自组装形成的球形斑块颗粒相互作用的长程吸引通过补丁区域中的二维系统。我们用蒙特卡罗模拟的方法研究了在恒温恒压条件下粒子数恒定的系统（NPT系统）中粒子通过Kern-Frenkel势相互作用的稳定结构。我们还进行了布朗动力学模拟，采用类似的相互作用势的克恩-弗伦克尔潜在的研究这些结构的形成。对于远程吸引力的潜力，我们描述了这些稳定的结构和它们的形成取决于补丁的覆盖范围。在高压下，当覆盖率较小时，三角形晶格形成，如以前的论文中所报道的。从我们的模拟中，我们发现当压力低时，形成短链状结构，其中粒子之间的距离很长，并且形成方形团簇，这些团簇不具有短程吸引力。当贴片区域的覆盖率较大时，由于颗粒之间的相互作用比小覆盖率时更强，因此形成方形簇。当覆盖率大于0.5时，贴片的方向垂直于颗粒所在的平面。
2019-09-04 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
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
How patchiness controls the properties of chain-like assemblies of colloidal platelets
具有凸形、非球形形状的片状胶体片晶已经用不同的材料在从纳米到微米的长度尺度上实现。虽然这些硬形状的组装倾向于使边缘到边缘的接触最大化，但是一旦通过例如，沿着颗粒边缘的特定配体--形状和键合各向异性之间的竞争开始，产生复杂的组装方案。我们在这里集中在一个二维系统的补丁菱形，即，具有规则菱形形状的胶体小片，沿其周边装饰有结合位点。具体来说，我们考虑菱形与两个补丁，放置在相对或相邻的边缘。虽然对于第一类粒子只能形成链，但对于后者，我们观察到链或环的出现，这取决于系统参数。根据补丁定位-分类在不同的类，拓扑结构和距离边缘中心-我们能够描述新兴的链状组装体的长度，包装能力，灵活性和排序。
2019-10-22 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
Influence of Rotational Diffusion on Macromolecular Self-Assembly Kinetics
Indian Institute of Science（印度科学学院）
该研究通过匹配平动扩散系数分离旋转扩散的影响，发现大分子结合概率依赖内部结构，自组装路径受旋转扩散系数影响，建立了大分子平衡动力学与自组装动力学的关联。
2026-07-31 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
Assembly and Phase Transitions within Colloidal Crystals
微米级的胶体颗粒可以被看作是具有可剪裁的尺寸、形状和相互作用的大原子。这些构建块可以组装成极其丰富的结构和相，其中颗粒的热运动可以使用光学显微镜直接成像和跟踪。因此，胶体粒子是研究相变的极好模型系统，特别是对于知之甚少的动力学和非平衡微尺度过程。胶体制造、组装和计算机模拟的进步为此类研究开辟了许多可能性。本文综述了由可调各向同性球、各向异性粒子和活性粒子组成的胶体晶体的研究进展。我们专注于结晶，熔化和固体固体转变的进展，并强调胶体晶体内相变研究的挑战和未来前景。
2017-11-09 cond-mat.soft
Controlled interfacial assembly of 2D curved colloidal crystals and jammed shells
胶体粒子在流体界面上的组装是一种很有前途的技术，用于合成二维微晶材料，可用于生物医学1，材料科学2，矿物浮选3和食品加工4等领域。目前的方法依赖于本体乳化方法，需要进一步的化学和热处理，并且对于所采用的材料是限制性的5 -9。由于对组装过程缺乏了解，开发利用界面组装的巨大潜力来生产定制材料的方法受到阻碍。在这里，我们报告了一个微流体的方法，可以直接可视化和理解的动态胶体晶体生长的弯曲界面。晶体周期性地喷射出来，形成稳定的堵塞壳，我们称之为胶体盔甲。我们建议，界面晶体生长和组织的能量障碍，可以克服有针对性地通过流体动力学流动的胶体颗粒的交付。我们的方法允许对装甲成分、尺寸和稳定性进行前所未有的控制。
2006-01-11 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
Self-assembly of colloidal bands driven by a periodic external field
我们研究了周期性外场驱动下胶体粒子带的形成。使用布朗动力学，我们确定的带宽上的粒子相互作用的强度和强度和周期性的字段的依赖。我们还研究了开关（场）动力学和弛豫时间作为系统参数的函数。利用流体的简单动态密度泛函理论分析了观测到的标度关系。
2015-07-24 cond-mat.soft
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
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
Magnetic assembly and annealing of colloidal lattices and superlattices
在表面上组装介观胶体晶格的能力对于与成核和结晶相关的基础研究很重要，而且对于光子学和微工程中的各种技术应用也很重要。基于在光刻模板上方的颗粒沉积的当前技术受到缓慢沉积工艺和静态模板的使用的限制，这使得难以实施快速退火过程。本文介绍了一种在结构磁性基底上制备和退火一系列具有三角形、蜂窝状或类似于角形对称性的胶体晶格的方法。通过使用粒子的二元混合物，可以实现超晶格，进一步增加可以产生的胶体图案的多样性和复杂性。
2019-08-24 cond-mat.soft
Hierarchical Self-Assembly of Asymmetric Amphiphatic Spherical Colloidal Particles
从哑铃FCC晶体，我们研究的自组装路径的两亲性，球形胶体粒子的疏水区域的大小的函数，使用分子动力学模拟。具体来说，我们分析了如何本地粒子间的相互作用与最终的自组装聚集体，以及它们如何影响结构形成的动力学途径。我们提出了一个详细的图表，分离了我们发现的不同大小的疏水区域的许多相，并揭示了一个狭窄的区域，在那里颗粒自组装成中空的，多面的笼子，可能会发现有趣的工程应用。
2009-08-21 cond-mat.soft
Hierarchical self-assembly of anisotropic colloidal platelets
在颗粒间相互作用水平上的各向异性为颗粒提供了用于目标结构的自组装的特定指令。合成非球形胶体的能力，以及通过适当放置的相互作用位点控制颗粒结合模式的可能性，如今正在扩大材料设计的领域。我们考虑一个模型的各向异性胶体血小板与规则的菱形形状和两个有吸引力的网站放置沿相邻的边缘，我们运行蒙特卡罗模拟在二维调查的两个阶段的组装这些单位成具有良好定义的对称性的集群，随后，扩展晶格。我们的重点是如何网站定位和网站网站的吸引力强度可以调整，以获得胶束聚集体是足够强大的，连续进行到第二阶段的组装从稀疏的集群到一个稳定的六方晶格。
2020-01-02 cond-mat.soft
Dynamic self-assembly of charged colloidal strings and walls in simple fluid flows
胶体粒子在流体流动中可以自组装成各种有序结构，在生物医学、材料合成和密码学等领域具有潜在的应用。这些动态过程也是探索非平衡条件下自组装一般原理的基本兴趣。在这里，我们报告了一个简单的微流体实验，带电胶体粒子自组装成流动对齐的一维字符串与规则的颗粒间距附近的固体边界。利用高速共聚焦显微镜，我们系统地研究了流速，静电和粒子多分散性对观察到的弦结构的影响。通过研究稳定的流动驱动的粒子对的详细动力学，我们定量表征粒子间的相互作用。在此基础上，我们构建了一个简单的模型来解释这一有趣的非平衡自组装过程。我们的研究表明，胶体弦产生于吸引力之间的流体动力学耦合和排斥粒子之间的静电相互作用的微妙平衡。最后，我们证明，与横向电场的协助下，一个类似的机制也导致了二维胶体壁的形成。
2017-01-29 cond-mat.soft
Colloidal supported lipid bilayers for self-assembly
胶体支撑的脂质双层（CSLBs）的使用最近已扩展到创建胶体关节，类似于它们的宏观对应物，可以灵活地连接胶体颗粒。这些新的元素使组装的结构与内部程度的灵活性，但依赖于以前不受重视的性能：同时流动性的双层，横向流动性的插入（连接器）分子和胶体稳定性。在这里，我们的特点，在CSLBs的制造中的每一个步骤，鉴于这些要求，使用共聚焦显微镜和荧光恢复后光漂白（FRAP）。具体而言，我们已经研究了不同的颗粒特性（粗糙度，表面电荷，化学成分，聚合物涂层）的质量和流动性的支持双层的影响。我们发现，脂质聚合物在双层中的插入可以影响其均匀性和流动性。我们通过将脂质聚合物或双链惰性DNA插入到双层中来提高胶体稳定性。最后，我们包括表面移动的DNA接头，并使用FRAP来表征其横向流动性在其自由扩散和键合状态。我们的工作提供了一系列的实验工具，从控制自下而上的自组装模型膜研究的应用与CSLBs。
2018-07-19 cond-mat.soft
An active approach to colloidal self-assembly
在这篇综述中，我们讨论了自推进胶体颗粒的自组装的最新进展，并强调了一些最令人兴奋的结果，在这一领域的干活性物质的具体重点。我们通过胶体构建块的复杂性的镜头来探索这种现象。我们首先考虑各向同性球形粒子的行为。然后，我们讨论的情况下，两亲性和偶极Janus粒子。最后，我们展示了如何的胶体的几何形状和/或它们的相互作用的方向性可以用来控制组装的活性聚集体的物理性质，并建议可能的策略，如何利用活动作为一个可调的驱动力自组装。活性胶体的独特性质为下一代功能性环境传感微结构的设计提供了希望，这些微结构能够以自主和有针对性的方式执行特定任务。
2021-02-23 cond-mat.soft
Studying protein assembly with reversible Brownian dynamics of patchy particles
蛋白质复合物如病毒壳、中心粒、核孔复合物或肌动蛋白细胞骨架的组装强烈地由它们的空间结构决定。此外，越来越清楚的是，蛋白质组装的可逆性也是其生物学功能的基本要素。在这里，我们介绍了一种计算方法的各向异性组装和完全可逆反应的补丁粒子的布朗动力学。不同的粒子随机缔合和解离的微观反应速率取决于它们的相对空间位置。所有蛋白质复合物的平移和旋转扩散特性进行了评价。因为我们专注于可逆组装，我们引入了一个计划，确保详细的平衡补丁粒子。然后，我们展示了宏观速率如何遵循微观速率。作为一个有指导意义的例子，我们研究了组装的五聚体环结构，我们发现模拟结果和宏观动力学描述之间的协议，没有任何可调参数。这表明我们的方法正确地解释了蛋白质组装中涉及的扩散和反应过程。
2014-05-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Fast and rewritable colloidal assembly via field synchronized particle swapping
我们报道了一种利用外部调制磁性衬底上粒子缺陷的受控运动来实现可重构胶体晶体的技术。通过向铁氧体石榴石膜施加均匀旋转磁场来诱导颗粒的传输，所述铁氧体石榴石膜的特征在于磁泡的周期性晶格。对于填充因子大于一个胶体每个气泡域，粒子电流产生于传播缺陷，其中粒子同步交换它们的位置时，从一个被占领的域传递到下一个。所施加的交变磁场的振幅可用于通过交换机制置换多余的颗粒，或以预定速度移动整个胶体系统。
2015-07-07 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
Layer-by-layer assembly of colloidal particles deposited onto the polymer-grafted elastic substrate
利用自洽场和密度泛函理论，我们提出了一种在聚合物接枝基底上实现胶体空间有序排列的新途径。我们发现，接枝聚合物到基板上可以有效地控制沉积的胶体之间的平衡的结果的空间分散的胶体沉降力和熵弹性力的刷子，和胶体可以形成意想不到的有序结构上的接枝基板。胶体颗粒在弹性“软”基底上的沉积过程包括两个步骤：刷介导的胶体晶体的一维排列和受控的逐层生长，所述逐层生长由非吸附性聚合物溶剂熵驱动，随着颗粒的增加。结果表明，通过简单地使用接枝基板，而不是周期性图案化的模板，在适当选择的胶体尺寸，有效的沉积电位，刷覆盖密度的高度有序和无缺陷的结构的生产的可能性。
2006-11-04 cond-mat.soft
Seedless assembly of colloidal crystals by inverted micro-fluidic pumping
我们提出了一个简单的无籽方法组装毫米大小的单层单胶体晶体与所需的取向在预定的位置上的非结构化的带电基板。该方法利用固定在封闭样品池顶部的离子交换树脂（IEX）引起的底部玻璃基板上的毫米范围的流体流动。该流体流动随着样品池的高度减小和IEX的半径R增大而增大。对于单个反向泵浦，可以获得六方紧密堆积的毫米级单层单晶。对于两个紧密间隔的（D ~ 4 R）泵浦，所形成的晶体沿着连接两个IEX的线具有预定义的取向。通过将IEX图案化成不同的结构，形成不同复杂图案的胶体晶体。本方法为制备高质量的单层胶体晶体提供了一种方便的方法。
2018-03-08 cond-mat.soft
Patchy particles by self-assembly of star copolymers on a spherical substrate: Thomson solutions in a geometric problem with a color constraint
已知约束或几何挫折改变包括共聚熔体的软物质的结构，并且因此可用于调节结构和性质。在这里，我们调查的自组装的ABC和ABB 3-miktoarm星型共聚物局限于一个壳使用粗粒度耗散粒子动力学模拟。在块状和平面几何中，ABC星形成六边形瓦片，但这在球面几何中是拓扑禁止的，通常通过形成五边形瓦片来缓解。然而，ABC星的分子结构意味着一个额外的“颜色约束”，它只允许甚至平铺（所有多边形有偶数的边缘），我们研究这些同时约束的效果。我们发现，ABC和ABB系统形成球形平铺模式，其类型取决于半径的球形基板。对于小的球形衬底，所有的解决方案对应于解决汤姆逊问题的模式，将移动排斥电荷的球。在ABC系统中，我们发现三个共存的，可能是不同的平铺，每种颜色一个，它们中的每一个都同时解决汤姆森问题。除了最小的基板，我们发现竞争的解决方案，似乎退化的自由能发生不同的概率。从统计学上讲，一个对B和C之间的差异视而不见的观察者可以从A结构域的结构中分辨出该系统是ABC还是ABB星形共聚物系统。
2019-07-19 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
Automating Blueprints for Colloidal Quasicrystal Assembly
Sapienza Università di Roma（罗马大学）；Arizona State University（亚利桑那州立大学）；TU Munich（慕尼黑工业大学）
针对胶体尺度二十面体准晶自组装实验实现难、人工设计构建单元复杂且相互作用超实验能力的问题，提出可生成实验可行设计的框架，设计出二十面体DNA折纸构建单元并经分子模拟验证可组装为目标准晶，为相关领域新应用铺路。
2024-07-29 cond-mat.soft
Colloidal Surfaces with Boundaries, Apex Boojums and Nested Elastic Self-Assembly of Nematic Colloids
胶体颗粒的自组装有望成为一种强大的复合材料制造技术，但仍然受到对随后结构的有限控制的挑战。我们开发了一种新的纳米胶体，它是具有边界的数学表面的物理类似物，与分子排列场相互作用，而不会在平坦时引起缺陷。然而，由薄的纳米箔制成，它们可以被成形以促使形成自补偿缺陷，该缺陷驱动由微球介导的预编程弹性相互作用。为了证明这一点，我们将纳米箔包裹在金字塔的所有三角形侧面上，除了它的正方形底部。随后的金字塔锥诱导点缺陷与分数刺猬电荷的相反的迹象，自发地对准相对于远场导演，以形成弹性偶极子和嵌套组件与可调间距。八面体形状的纳米箔相互作用就像弹性四极子。我们的发现可能会推动低对称性胶体相的实现。
2016-11-29 cond-mat.soft
Reversible self-assembly of patchy particles into monodisperse icosahedral clusters
我们系统地研究了简单的补丁球模型，可逆地自组装成单分散二十面体集群的设计。我们发现，最佳的补丁宽度是结构特异性（补丁必须足够窄，积极选择所需的集群）和动力学可及性（他们必须足够宽，以避免动力学陷阱）之间的妥协。类似地，为了获得好的产率，温度必须足够低以使簇是热稳定的，但是簇还必须具有足够的热能以允许不正确形成的键断裂。有序团簇可以通过许多不同的动力学途径形成，包括直接成核和涉及大的无序中间体的间接途径。后一种途径与降低温度时中间斑块宽度发生的折返液体到气体的转变有关。我们还发现，组装过程是强大的不准确的补丁位置达到一定的阈值，它是可能的，以取代五个离散的补丁与一个单一的环形补丁没有显着的损失产量。
2007-04-26 cond-mat.soft q-bio.BM
