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
Two-step nucleation in a binary mixture of Patchy Particles
本研究探讨了设计为成核为金刚石晶格的 patchy particles 二元混合物的两步成核过程，发现液-气亚稳态相图显著影响成核，且结晶的最强增强发生在与晶体相同化学计量组成的共沸点处。
2023-04-06 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
Phase Diagram of a Reentrant Gel of Patchy Particles
我们研究的二元混合物的片状颗粒已被设计成形成可逆凝胶的相图。为此，我们进行Monte Carlo和分子动力学模拟，调查这样一个系统的热力学和比较我们的数值结果与预测的基础上的分析参数自由Wertheim理论。我们探索了广泛的温度-密度-组成空间，定义了系统的三维相图。因此，我们划定了流体的热力学稳定的区域。我们发现，对于相图的一个大的区域的Wertheim理论是能够给出一个定量的描述系统。对于更高的密度，我们的模拟表明，该系统结晶成BCC结构。最后，我们通过扩散系数的密度和温度依赖性研究了系统的弛豫动力学。我们发现，存在一个密度范围，系统可逆地通过从凝胶到流体加热和冷却时，遇到既不分层，也不相分离。
2013-12-16 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
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
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 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
Programming patchy particles to form three-dimensional dodecagonal quasicrystals
模型斑片状粒子已经被证明能够形成各种各样的结构，包括对称团簇，复杂的晶体，甚至二维准晶。在这里，我们研究我们是否可以设计形成三维准晶的片状颗粒，特别是针对由二维准晶层堆叠而成的具有十二角对称性的准晶。我们得到两个设计，能够形成这样的十二方准晶退火模拟。第一个是一个单组分系统的7补丁粒子，但与广泛的补丁，使他们能够采用7和8协调的环境。第二种是三元系统，包含7-和8-斑块颗粒的混合物，并且可能在实验中更容易实现，例如使用DNA折纸。第一个系统的一个有趣的特点是，所产生的准晶往往包含一个螺旋位错。
2021-03-09 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
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
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
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
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
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
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
Self-assembly scenarios of patchy colloidal particles
精确设计片状胶体颗粒表面装饰的快速进展为在软物质系统中为更大、更复杂的结构创建建筑实体提供了一种新的、但没有经验的自由。然而，要预测这些粒子在外部参数（如温度或压力）变化下能够经历的各种有序平衡结构是非常困难的。本文证明了，通过两种新的理论工具的结合，确实有可能预测片状胶体粒子的自组装：一方面，基于进化算法思想的可靠而有效的优化工具有助于识别T = 0时期望的有序平衡结构;另一方面，合适的模拟技术允许通过自由能计算来估计有限温度下的相图。有了这些强大的方法，我们能够识别各种各样的新兴的自组装方案的球形胶体装饰四补丁，我们调查和讨论的稳定性的晶体结构上修改在一个可控的方式四面体排列的补丁。
2012-06-13 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
Three-dimensional patchy lattice model for empty fluids
本文用模拟和理论计算了面心立方晶格上两个A型片和十个B型片（2A ~（10）B）的简单模型的相图。假设B斑块之间没有相互作用，系统的行为可以用AB和AA相互作用的比率r来描述。我们的研究结果表明，类似于相关的非晶格和二维晶格模型发生了什么，液-汽相平衡表现出重入行为的相互作用参数的某些值。然而，对于这里研究的模型的液-汽相平衡发生的r值低于1/3，这是以前被认为是普遍的2AnB模型的阈值。此外，该理论预测，在r = 1/3以下（以及在新的冷凝阈值< 1/3以上），重入液-汽平衡是如此极端，以至于它表现出具有较低临界点的闭环，这在单组分系统中是非常不寻常的行为。在高于液-汽平衡的密度下也观察到有序-无序转变，这表明液-汽重入发生在相图的平衡区域。这些研究结果可能会有影响的偶极硬球之间的类比，该系统和2AnB模型在这里考虑的冷凝的理解。
2012-11-29 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
Design of Patchy Particles using Ternary Self-Assembled Monolayers
最近的模拟已经研究了在吸收到球形纳米颗粒表面上的不混溶表面活性剂的二元混合物中图案的形成。得到的图案（Janus，斑点和条纹）与实验结果吻合得很好。我们进行耗散粒子动力学（DPD）模拟，研究通过添加第三表面活性剂的单层作为一个指南，对增加这种方式合成的片状颗粒的丰富性和多样性所获得的图案。我们预测了各种新的模式，可以通过简单的设计元素，如纳米胶体的大小，表面活性剂的不可吸收性，单层的化学计量，表面活性剂之间的长度差异不同的组合产生。在所有情况下，通过构象熵最大化的自由能最小化决定平衡斑图形成。
2012-01-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Percolation in binary mixtures of linkers and particles: chaining {\it {vs}} branching
胶体颗粒的平衡凝胶可以通过引入第二种物质来实现，第二种物质是介导胶体之间的键的连接剂。在这项工作中考虑了凝胶形成二元混合物，其连接体可以自组装成线性链，同时仍然促进颗粒的聚集。所述颗粒是具有$C$型$f_C$补丁的补丁颗粒，所述连接体是具有$A$型$2$补丁和B型$f_B$补丁的补丁颗粒。$A$型贴片之间的键（$AA$键）促进连接体的线性链的形成。两种不同的方式（模型A和模型B）键合的链接到粒子-或诱导分支-进行了研究。在模型A中，由于连接体和颗粒之间的键合仅通过$AC$键完成，因此在链化和支化之间存在竞争。在模型B中，接头仅通过键$BC$聚集到颗粒上，使得链化和分支独立。采用广义Flory-Stockmayer理论和蒙特卡罗模拟，详细研究了这两种模型的渗流行为。连接体自组装成链减少了发生渗滤所需的颗粒分数（模型A和B），并且当颗粒分数高时诱导渗滤（模型B）。渗滤加热和渗滤回路的温度组成图时，得到的链的形成是积极有利的，通过增加熵增益的分支（模型A）。链和分支被发现遵循一个模型依赖关系在渗流，这表明，对于相同的组合物，较长的链需要较少的分支渗流发生。
2022-08-23 cond-mat.soft
Mixtures of functionalized colloids on substrates
片状颗粒是一类具有功能化表面的胶体。通过表面功能化，胶体相互作用的强度和方向性是可调的，允许控制颗粒的配位。本文报道了二、三配位混合物的平衡相图。然而，自组织的动力学和预测结构的可行性仍然在很大程度上未被探索。在这里，我们研究了这些混合物在基板上的不可逆聚集，两个补丁颗粒的不同部分。质量传输的两种机制进行了比较：扩散和平流。在扩散的情况下，发现一个最佳的分数，最大化的聚集体的密度。与此相反，对于平流输送，密度单调下降的两个补丁胶体的分数，在平衡相图的旋节线上的液体密度的行为。
2013-08-05 cond-mat.soft
The crystallization of asymmetric patchy models for globular proteins in solution
不对称斑片状颗粒模型最近被证明可以描述小球状蛋白质的结晶与近定量的准确性。在这里，我们研究如何在补丁几何形状和键能的不对称性一般影响相图和成核动力学的这个家庭的软物质模型。我们发现几何不对称的作用是微弱的，但能量不对称显着干扰结晶热力学和动力学。这些结果提供了一个成功和偶尔失败的乔治和威尔逊的蛋白质结晶条件的建议，以及物理指导发展更有效的蛋白质结晶策略的理由。
2013-09-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.bio-ph
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 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
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
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
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 role of sample height in the stacking diagram of colloidal mixtures under gravity
体相分离是导致胶体混合物在沉降过程中出现不同层堆叠的原因。最近提出的理论（de las Heras and Schmidt 2013软物质9 8636）建立了体相行为和沉积-扩散-平衡之间的独特联系。该理论构建了一个堆叠图的所有可能的序列堆栈重力下的限制非常高（无限）的样品高度。在这里，我们研究了有限样品高度h下胶体混合物的堆积图。我们证明了h在胶体混合物的沉积扩散平衡中起着至关重要的作用。在堆积图中，给定的堆积序列所占据的区域取决于h。因此，具有不同高度但相同胶体浓度的两个样品可以形成不同的堆积序列。此外，不同高度的堆积图可以是定性不同的，因为一些堆积序列仅发生在样品高度的给定间隔中。我们使用的理论来研究堆积图的模型散装系统和混合物的补丁颗粒的数量或类型的补丁不同。
2016-09-30 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
Closed-loop liquid-vapor equilibrium in a one-component system
我们报告蒙特卡罗模拟，显示在一个纯物质的闭环液-气平衡。据我们所知，这是第一次，这样的拓扑结构的相图已被发现的单组分系统。这一发现是在二维晶格模型上实现的，该模型用于可以形成网络流体的片状颗粒。我们已经考虑了具有稍微不同的斑块分布的相关模型，以便理解颗粒表面上的斑块分布的特征，这些特征使得闭环液-气平衡的存在成为可能，以及它与包含所谓空液体的相图的关系。最后，我们讨论了在连续介质中片状颗粒的三维模型中，在相关模型上找到闭环液-汽平衡的可能性，并推测了我们简单晶格模型的闭环液-汽平衡机制与复杂系统中盐诱导重入冷凝之间的可能关系。
2012-08-03 cond-mat.soft
(Dis-)appearance of liquid-liquid phase transitions in a heterogeneous activated patchy particle model and experiment
Institute of Applied Physics, University of T \"u bingen, 72076 T \"u bingen, Germany
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
Phase Diagrams of Binary Mixtures of Oppositely Charged Colloids
从理论上计算了带相反电荷的胶体二元混合物的相图。建议的平均场的形式主义之间的限制，硬球系统在高温和胶体晶体，最大限度地减少马德隆在低温下的能量总和。与计算机模拟的等摩尔混合物的相反电荷，同样大小的球体的比较表明半定量的准确性所提出的形式主义。我们计算全球相图的二元混合物的大小相等的领域，相反的电荷和相等的电荷幅度的温度，压力和组成。讨论了库仑相互作用的屏蔽对相图拓扑结构的影响。洞察到的全局相图的拓扑结构作为系统参数的函数导致特定的二元胶体晶体的制备条件的预测。
2010-05-21 cond-mat.soft
Two-stage assembly of patchy ellipses: From bent-core particlesto liquid crystal analogs
本文研究斑块椭球体经弯核二聚体中间态组装为液晶相的两步过程，通过分子动力学和蒙特卡洛模拟优化弯核单元并绘制温度-密度状态图，揭示不同液晶相的主导区域。
2024-08-02 cond-mat.soft physics.comp-ph
Dynamics in the presence of attractive patchy interactions
我们报告了广泛的蒙特卡罗和事件驱动的分子动力学模拟的液体组成的粒子相互作用通过硬球相互作用补充的四个四面体协调的短程吸引（“粘”）点，一个模型介绍了几年前由Kolafa和Neidenda [J. Kolafa和I.内格罗尔达山161，87（1987）]。要访问的模型的动力学特性，我们引入并实现了一个新的事件驱动的分子动力学算法，适合于研究的演变的刚体相互作用，旁边的排斥硬核，与短程间补丁方势阱。我们评估的热力学性质的模型在深过冷状态下，键网络是充分发展，密度异常的证据。我们表明，不同于球对称相互作用粒子的模型，在一个很宽的区域内的包装分数的液体可以过冷，而不会遇到气液旋节线。特别是，我们建议，有一个最佳的包装分数（不是很不同的六角形冰包装分数），在该键四面体网络充分发展。我们发现的动态异常网络形成液体的特点的证据。事实上，在最佳网络填充周围，动态都取决于增加和减少填充分数。最后，我们确定了等扩散系数线在填充分数-温度平面上的形状，并建立了模型相图中动态停滞线的形状。结果进行了讨论，在连接到胶态分散体的粘性颗粒和凝胶形成蛋白质和它们的能力，形成动态逮捕状态。
2005-11-04 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
The stability of a crystal with diamond structure for patchy particles with tetrahedral symmetry
模型各向异性粒子的相图与四个有吸引力的补丁在四面体的安排已计算在两个不同的值的范围内的潜力，与调查的条件下，可以形成金刚石晶体的目的。我们发现，金刚石相是从来没有稳定的，为我们的长期潜力。在低温和低压下，流体冻结成体心立方固体，该体心立方固体可以被视为两个互穿的金刚石晶格，在两个子晶格之间具有弱相互作用。在压缩时，取向有序的面心立方晶体变得比体心立方晶体更稳定，并且在较高温度下，塑性面心立方相通过由于取向无序而增加的熵而稳定。一个类似的相图被发现为较短的范围内的潜力，但在低温和低压下，我们也发现了一个区域，在该区域的金刚石相的体心立方相的青睐。相对于体心立方固体，金刚石结构的较高振动熵解释了为什么即使后一相的焓较低，它也是稳定的。对从晶种开始的金刚石结构的生长进行了一些初步研究。尽管金刚石相在长程模型中永远不会稳定，但流体与体心立方晶体之间以及流体与金刚石晶体之间的界面的直接共存模拟表明，在足够低的压力下，在这两种情况下，固体都很可能生长成金刚石晶体，尽管存在一些缺陷。这些结果突出了动力学效应在片状颗粒系统中金刚石晶体形成中的重要性。
2010-05-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Global phase diagrams of binary dipolar fluid mixtures
我们应用改进的平均场密度泛函理论来确定Stockmayer流体的二元混合物的相行为，其球形组分根据嵌入点状偶极矩的Lennard-Jones（LJ）对势相互作用。在系统的数值计算的基础上，我们在温度、压力和两组分化学电势差的三维热力学空间中构建了这些体系的全局相图。研究了汽-液、各向同性液体-各向同性液体、各向同性液体-铁磁液体和铁磁液体-铁磁液体的一级相分离。用朗道理论计算了二阶各向同性流体-铁磁流体相变的轨迹。液-汽和液-液临界线，三临界线，三线，和线的临界终点的二元Stockmayer混合物也确定。我们讨论了如何改变的两个物种的两个偶极矩的强度以及它们的大小时的相图的拓扑结构的变化。
2005-02-17 cond-mat.soft
Phase diagrams and crystal-fluid surface tensions in additive and nonadditive two-dimensional hard disk mixtures
使用密度泛函的基本测量理论，相图和晶体流体表面张力在添加剂和非添加剂（Asakura-Oosawa模型）的二维硬盘混合物确定的整个范围内的磁盘之间的尺寸比$q$，假设随机无序的晶体相。由于密度泛函计算中周期性晶胞的假设，流体-晶体转变是一阶的。定性地，相图的形状类似于三维硬球混合物的情况。对于非加性的情况下，一个扩大的流体-晶体共存区域被发现为小$q$，而较高的$q$的蒸汽-流体过渡介入。在添加剂的情况下，我们发现一个序列的纺锤型，共沸和共晶相图后降低$q$从1到0.6。从共沸到共晶的转变不同于三维情况。表面张力一般在加入第二种物质后变小（最多2倍），并且它们相当小。泛函的最小化不受限制地进行，并且使用优化的图形卡例程。
2018-05-09 cond-mat.soft
Phase diagram of mixtures of colloids and polymers in the thermal crossover from good to $θ$ solvent
我们确定的混合物的球形胶体和中性非吸附聚合物的相图之间的热交叉区域的$θ$点和良好的溶剂制度。我们使用广义自由体积理论（GFVT），只要$q = R_g/R_c\lesssim 1$（$R_g$是聚合物的回转半径，$R_c$是胶体半径），该理论就相当准确。接近$θ$点的相图是不是很敏感的溶剂质量，而接近良好的溶剂区域，溶剂质量的变化修改显着的临界点和双节点的位置。我们还分析了带电胶体和聚合物的水溶液的相行为，使用由Fortini等人提出的GFVT的扩展，J. Chem.Phys.128，024904（2008）。
2015-10-08 cond-mat.soft
Infinite-pressure phase diagram of binary mixtures of (non)additive hard disks
在纳米到微米尺度上产生二维晶体结构的一种通用途径是胶体颗粒在界面处的自组装。在这里，我们探索的晶体相，可以预期从两个不同大小的球形颗粒的混合物，我们映射到（添加剂或非添加剂）硬盘混合物的自组装。我们绘制出这些混合物的无限压力相图，使用软盘盒蒙特卡罗模拟系统地采样候选晶体结构，在晶胞中具有多达12个磁盘。作为两种粒子的尺寸比和数量比的函数，我们发现了丰富多样的周期性晶体结构。此外，我们确定随机平铺区域预测随机平铺准晶稳定范围。增加非加和性既产生额外的晶相，又拓宽了涉及大量大小接触（包括随机镶嵌）的晶体结构的稳定性范围。我们的研究结果提供了有用的指导方针，控制界面处的胶体粒子的自组装。
2020-05-28 cond-mat.soft
Kinetic phase diagrams of a ternary hard sphere mixture
本文用自洽广义朗之万方程理论（SCGLE）研究了三种硬球胶体体系（尺寸比为1：3：9）的动力学滞止跃迁。我们发现，包含最小的物种有一个耗尽的效果，驱动系统的第二个玻璃液体玻璃重新进入类似的方式，包括一个小的物种，否则单分散系统导致（第一）重新进入。我们还发现，第二次再入后的新玻璃具有很小的局域化长度。此外，我们还比较了用模式耦合理论（MCT）和SCGLE理论得到的尺寸不对称度为1：5的二元硬球混合物的动力学相图，并展示了两种理论之间的显着差异。
2013-08-21 cond-mat.soft
Kinetic phase diagram for two-step nucleation in colloid-polymer mixtures
本文通过基于经典成核理论的晶种模拟构建胶体-聚合物混合物两步结晶的动力学相图，并用过渡路径采样验证，揭示临界核为液态或晶态时不同的结晶机制，证明该相图是理解非经典成核的有效工具。
2025-04-09 cond-mat.soft
Phase coexistance in polydisperse mixture of hard-sphere colloidal and flexible chain particles
本文提出了一种计算具有高分子链长多分散性和硬球胶体及高分子单体尺寸多分散性的胶体-高分子混合物的全相图（包括云雾曲线、阴影曲线、双结点和共存相的分布函数）的理论方案。该方案结合了缔合流体的热力学微扰理论和最近开发的用于确定多分散球形胶体流体的相图的方法（L.Bellier-Castella { \it et al.}，{ \it J.Chem.Phys.} { \bf 113}，8337（2000））。通过举例说明，我们提出并讨论了全相图的混合物与多分散性的硬球胶体颗粒的大小。
2007-05-09 cond-mat.soft
Nanospheres with Patches Arranged in Polyhedrons from Self-Assembly of Solution-State Diblock Copolymers under Spherical Confinement
本研究通过模拟退火技术探究球形纳米孔限域下两亲性二嵌段共聚物的自组装，获得多种补丁纳米球结构并构建相图，揭示了补丁排布的多面体规律及相互作用对结构的调控机制。
2023-12-19 cond-mat.soft
Phase behavior of mixtures of hard ellipses: A scaled particle density functional study
我们提出了一个缩放粒子密度泛函研究的二维二元混合硬凸粒子与一个或两个物种是椭圆形。特别是，我们将我们的研究分为两个部分。第一部分致力于计算具有相同椭圆形状的混合物的相图，但具有（i）不同的长径比和相等的颗粒面积，（ii）相等的长径比和不同的颗粒面积，以及（iii）前者和后者不同。在第二项研究中，我们得到的相图对应的交叉混合物的粒子具有椭圆形和矩形形状的物种。我们比较了相图拓扑结构，并解释了它们的主要特点，从粒子相互作用的熵性质直接相关的各向异性，面积和形状的物种。所得到的结果可以证实的实验颗粒棒的熵力是非常重要的液晶织构的稳定在稳态。
2011-04-07 cond-mat.soft
Gas-Liquid Coexistence in the Primitive Model for Water
我们评估的位置的气液共存线和相关的临界点的原始模型的水（PMW），介绍了Kolafa和Neidenda [J. Kolafa和I。内格罗尔达山61，161（1987）]。除了是一个简单的模型，形成液体的分子网络，PMW是代表补丁蛋白质和新的胶体粒子与本地化的定向短程吸引力相互作用。我们表明，气-液相分离是亚稳态的，即它发生在该区域的相图中的结晶相是crystallically青睐，在通过短程吸引球势的相互作用的物品的情况下。从球势出发，我们没有观察到接近临界点的结晶。与球形相互作用颗粒的等效模型相比，这种片状模型的气液不稳定区域显着减少，证实了在由键合驱动的均匀样品中观察动力学逮捕的可能性，而不是包装。
2007-05-08 cond-mat.soft
Multiphase coexistence in polydisperse colloidal mixtures
我们研究了具有任意形状和多分散尺寸或形状分布的耗尽剂的单分散胶体球混合物的相行为。在这里考虑的低浓度极限中，我们可以采用自由体积理论，并在基本测量理论的框架内考虑耗尽剂颗粒的几何形状。我们应用我们的方法来研究（单分散）胶体球和两个多分散聚合物组分的混合物的相图。通过微调聚合物的分布，可以构建具有两个稳定临界点的复杂相图。
2006-12-08 cond-mat.soft
Stabilizing the Hexagonal Close Packed Structure of Hard Spheres with Polymers : Phase diagram, Structure, and Dynamics
我们使用蒙特卡罗模拟研究了胶体硬球和自由连接的珠链的二元混合物的相行为。最近Panagiotopoulos和同事预测[国家通讯社。5，4472（2014）]，硬球的六方密堆积（HCP）结构可以在这样的混合物中稳定，这是由于聚合物与晶相中的空隙结构之间的相互作用。他们的预测是基于在HCP和竞争的面心立方（FCC）相中添加单个硬聚合物链的自由能惩罚的估计。在这里，我们使用自由能计算的完整的二元混合物的相图计算，并找到一个广泛的流体-固体共存区域和亚稳态气液共存区域。对于在这项工作中考虑的胶体单体的尺寸比，我们发现，HCP相是稳定的，只有在一个小的窗口，在相对较高的聚合物储层填充分数，共存的HCP相是近紧密堆积。此外，我们调查这些混合物的结构和动态行为。
2016-05-02 cond-mat.soft
Bulk fluid phase behaviour of colloidal platelet-sphere and platelet-polymer mixtures
利用基于几何的基本测度密度泛函理论，我们计算了由薄的硬圆片和硬球组成的胶体混合物的体相流体相图。我们发现，各向同性的双相区的强增宽后，增加压力的相分离。在具有大的片晶尺寸比和球直径的混合物中，具有不同片晶浓度的两个非晶相之间也存在分层。我们制定了一个基本的测量密度泛函的混合物的胶体血小板和自由重叠的领域，代表理想的聚合物，并用它来获得相图。我们发现，对于低的片晶-聚合物尺寸比，除了各向同性-均相和向列相-均相共存外，片晶-聚合物混合物还显示各向同性-各向同性分层。相比之下，我们没有发现各向同性各向同性分层在硬核片晶球混合物的尺寸比考虑。
2012-10-09 cond-mat.soft
Thermodynamic Approach to Phase Coexistence in Ternary Phospholipi-Cholesterol Mixtures
我们介绍了一个简单的预测模型，用于确定三元磷脂-胆固醇混合物的相稳定性。假设磷脂的液体和凝胶顺序之间的竞争是脂质分离背后的主要驱动力，我们推导出混合吉布斯自由能，基于脂质主要转变的热力学性质。设计了一种数值方法，使快速，有效地确定与我们的吉布斯自由能三元图。计算的相共存图的DOPC/DPPC/胆固醇再现众所周知的功能，该系统在10 \circ C，以及其随温度的演变。
2011-03-31 cond-mat.soft
Thermodynamic perturbation theory of the phase behaviour of colloid / interacting polymer mixtures
我们使用热力学微扰理论来计算的自由能和由此产生的相图的二元系统的球形胶体颗粒和相互作用的聚合物线圈在良好的溶剂内的一个有效的单组分表示这种混合物，其中胶体颗粒通过聚合物诱导的耗尽电位相互作用。MC模拟被用来测试自由能的高温膨胀的收敛性。几个聚合物的胶体尺寸比计算的相图有很大不同的胶体和理想的（非相互作用）聚合物的混合物的类似计算的结果，并在良好的整体协议的结果明确的两个组件表示相同的系统，其中包括两个以上的体耗尽力。
2003-05-22 cond-mat.soft
