Quantifying reversibility in a phase-separating lattice gas: an analogy with self-assembly
我们提出了动态测量的格子气相分离过程中，我们使用的平衡有序结构的自组装作为一个类比。我们使用两种方法来量化这个过程的“可逆性”的程度：首先，我们计算债券的制作和断裂的事件;其次，我们使用相关响应测量和波动耗散率探测在不同的时间间隔的可逆性。我们展示了如何相关和响应函数可以直接与微观（IR）可逆性，我们讨论了这些测量的时间依赖性和可观测依赖性，包括组装过程中的快速和慢速自由度的作用。
2012-01-13 cond-mat.soft
Controlling the micellar morphology of binary PEO-PCL block copolymers in water-THF through controlled blending
我们从实验和理论上研究了二元嵌段共聚物在稀溶液中的自组装，其中自组装是通过将溶剂从普通良溶剂THF改变为选择性溶剂水来触发的，并且其中两种物质在水中分别形成囊泡和球形胶束。我们发现，在水中，这些嵌段共聚物的胶束间交换非常缓慢，使得自组装结构处于局部而非全局平衡（即，它们是非遍历的）。这开辟了控制胶束形态的化学和动力学。具体地说，当两种物质首先溶解在THF中，然后通过用水稀释进行混合和自组装（“预混合”）时，发现形态取决于两种物质的混合比，随着我们增加球形形成者的比例，逐渐从囊泡通过“球状”杆、环、Y-结并最终到球形胶束。另一方面，如果这两种物质在混合和进一步自组装（“中间混合”）之前首先部分自组装（通过溶剂与水的部分交换），则出现新的亚稳态结构，包括纳米级袋。这些实验结果证实了自洽的场论计算（SCFT）再现的序列中看到的预混合实验的形态。SCFT还揭示了聚合物组合物和聚集体曲率之间的明确耦合，正曲率和负曲率的区域分别通过球体形成者的富集和耗尽而稳定。我们的研究表明，嵌段共聚物的热力学和动力学共混是有效的设计参数，以控制所得的结构，并使我们能够获得比单峰嵌段共聚物溶液更丰富的纳米形态。
2011-06-27 cond-mat.soft
Controlling curvature of self-assembling surfaces via patchy particle design
本研究针对单组分斑片状颗粒自组装表面曲率调控问题，采用基于自动微分的逆向设计方法，解决长分子动力学轨迹求导的梯度爆炸问题，可稳定设计出对应不同目标曲率半径团簇的斑片图案。
2025-02-21 cond-mat.soft physics.comp-ph
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
Self-assembly in solution of a reversible comb-shaped supramolecular polymer
我们报道了一步合成的聚异丁烯与双脲部分在中间的链。在低极性溶剂中，该聚合物通过氢键自组装形成具有中心氢键主链和聚异丁烯臂的梳形聚合物。梳状骨架可以可逆地断裂，因此，其长度可以通过改变溶剂、浓度或温度来调节。此外，我们已经证明，庞大的侧链有强烈的影响，自组装模式和长度的骨干。最后，通过简单地与低摩尔质量的双脲混合，可以降低臂的密度。
2010-05-28 cond-mat.soft
Controlling the self-assembly of binary copolymer mixtures in solution through molecular architecture
我们提出了一个相结合的实验和理论研究的共聚物结构的作用，在自组装的二元PEO-PCL混合物在水-THF中，并表明，改变链的几何形状和组成的共聚物可以控制的自组装结构的形式，并导致新的聚集体的形成。首先，使用透射电子显微镜和浊度测量，我们研究了形成球体和形成薄片的PEO-PCL共聚物的混合物，并表明，在恒定的亲水性和疏水性组分的比例下增加薄片形成剂的分子量导致即使在低球体形成剂浓度下也形成高度弯曲的结构。这一结果是解释使用一个简单的参数的基础上的两个部分的二块体的有效体积，并再现在一个粗粒度的平均场模型：自洽场论（SCFT）。使用进一步的SCFT计算，我们研究了两个共聚物物种的分布在各个聚集体，并讨论这如何影响自组装结构。我们还研究了不同分子量的层状形成剂的二元混合物，并发现该系统形成囊泡的壁厚中间的两种共聚物单独形成的囊泡。这一结果也使用SCFT再现。最后，球体形成剂和具有大疏水嵌段的共聚物的混合物被示出形成一系列结构，包括新颖的细长囊泡。
2011-04-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Painting with bacteria: Smart templated self assembly using motile bacteria
对“活性粒子”游动速度的外部控制可用于在微米至毫米尺度上就地自组装设计结构。我们证明了这种可重构的模板活性自组装在流体环境中使用光动力菌株的大肠杆菌。控制图案的锐度和形成速度的物理学和生物学研究使用定制的快速响应菌株。
2017-10-23 cond-mat.soft physics.bio-ph
Self-assembly of binary solutions to complex structures
天然和合成分子系统中的自组装可以产生复杂的聚集体或材料，其性质和功能取决于其内部结构和分子排列。然而，控制这种组装的关键微观特征仍然知之甚少。使用经典的密度泛函理论，我们演示了如何内在的长度尺度和它们之间的相互作用，物种间的分子相互作用，可以用来调整软物质自组装。我们将我们的策略应用于两种不同的软二元混合物，以创建用于调整分子间相互作用的指导方针，这些相互作用导致从完全混溶的、液体状均匀状态到形成简单的核壳聚集体和混合聚集体结构的转变。此外，我们演示了如何种间相互作用和系统组成可以用来控制这些组件内的组分物种的浓度梯度。这项工作产生的见解有助于理解和控制软多组分自组装系统。此外，我们的结果有助于了解复杂的生物组装体及其功能，并提供设计分子相互作用的工具，以控制聚合物和蛋白质基材料、药物制剂和纳米颗粒组装体。
2021-09-02 cond-mat.soft
Topological Design of Heterogeneous Self-Assembly
控制从一组异质构建块自组装的结构的拓扑结构对于许多应用是高度期望的，但是理论上理解得很少。在这里，我们表明，自组装的热力学理论涉及一个不可避免的分歧，在化学势。发散度及其详细结构由传递矩阵的谱控制，传递矩阵概括了自组装设计的所有自由度。通过分析传输矩阵，我们绘制出的相位边界之间的可设计的结构和非结构化的聚集体，驱动的水平的串扰。
2021-03-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Structural characterization of the interfacial self-assembly of chitosan with oppositely charged surfactant
控制聚电解质和表面活性剂在液-液界面的组装为制备具有特定物理性能的软材料提供了新的方法。然而，很少有人知道的界面组装的动力学，结构和流变性能的界面之间的关系。我们研究了在水-油界面的组装带正电荷的生物聚合物，壳聚糖，与阴离子脂肪酸使用多尺度方法的动力学。膜的生长动力学随后通过界面流变仪和空间和时间分辨的动态光散射。这套技术揭示了界面络合是一个多步骤的过程。在短时间尺度下，界面是流体和异质斑块。在“凝胶化”时间，表面弹性模量和散斑之间的相关性急剧增加，这意味着贴片发生膨胀。共聚焦显微镜和电子显微镜证实了这一点，并揭示了膜的基本砖是亚微米的壳聚糖/脂肪酸聚集体。
2022-03-10 cond-mat.soft
Controlled Capillary Assembly of Magnetic Janus Particles at Fluid-Fluid Interfaces
毛细相互作用可用于指导流体-流体界面处吸附的颗粒的组装。精确控制毛细相互作用的大小和方向以将颗粒组装成用于材料科学目的的有利结构是期望的但具有挑战性。在本文中，我们研究了吸附在流体-流体界面上的磁性Janus粒子之间的毛细管相互作用。我们开发了一个对相互作用模型，预测这些粒子应该安排成一个侧-侧配置，并进行模拟，证实了我们的模型的预测。最后，我们研究了单层结构，形成时，许多磁性Janus粒子吸附在界面上。我们发现，颗粒排列成长，直链表现出很小的曲率，与椭圆形颗粒之间的毛细管相互作用。我们还发现了一个制度，其中高度有序的，晶格状的单层结构的形式，它可以动态调整使用外部磁场。
2016-07-08 cond-mat.soft
Shape Allophiles Improve Entropic Assembly
我们研究了一类“形状allophiles”，适合在一起像拼图块作为一种方法来访问和稳定所需的结构，通过控制方向熵力。正方形被切成矩形的两半，它们以同种异体的方式成形，目的是在自组装正方形晶格的同时重新组装正方形。我们通过平均力和扭矩的潜力，以及熵结合的粒子的分数来研究该系统的组装特性。我们概括了我们的研究结果，并将其应用到自组装三角形通过allophilic塑造成一个正方形晶格。通过这些研究，我们展示了如何形状allophiles可以是有用的组装和稳定所需的阶段与适当的allophilic设计。
2015-06-25 cond-mat.soft
Stochastic size control of self-assembled filaments
本文提出利用特异性但混杂的短程结合相互作用实现自组装细丝尺寸的独立控制，并通过分层组装协议在组装质量与成本之间取得平衡，为DNA折纸和超分子聚合物等系统提供了一种简单通用的尺寸控制方法。
2025-07-07 cond-mat.soft
Activity drives self-assembly of passive soft inclusions in active nematics
本研究探索了活性向列相流体中被动液滴的自组织行为，通过数值模拟揭示其相图特征，证明活性时间调制可精确控制结构转变，为自适应智能材料设计提供新途径。
2025-04-13 cond-mat.soft
Orientation and dynamics of stiff polymeric nanoparticles
悬浮纳米级棒状颗粒的成功组装取决于控制旋转和平移扩散的基本现象。尽管在纳米结构材料的流体制造方面取得了重大进展，但量化处理系统中的动态的能力仍然具有挑战性。在这里，我们展示了一种实验方法，用于表征组装流中纳米棒悬浮液的取向动力学，使用双折射弛豫。该方法使用纳米纤维素（纤维素纳米晶体和纳米原纤维）作为模型系统，在那里的旋转扩散系数的耦合粒度分布以及流动诱导的取向机制阐明。我们的观察推进知识的关键基本纳米机制，管理纳米管和纳米棒的动态允许自下而上组装成分层的超结构。
2018-01-24 cond-mat.soft
Influence of Inter-Layer Exchanges on Vorticity-Aligned Colloidal String Assembly in a Simple Shear Flow
牛顿流体中的硬球是胶体悬浮体所表现出的非牛顿材料现象的范例。最近的实验研究（Cheng等人，2011 Science，333，1276）表明，在向这样的系统施加剪切时，颗粒形成在涡度方向上排列的弦状结构。我们探索这种失衡组织的机制与转向过渡路径采样，这使我们能够偏置布朗贡献的近对粒子的旋转，并以受控的方式改变悬浮液的动力学。我们的结果表明，弦结构和旋转动力学之间有很强的相关性。具体来说，模拟表明，加速紧密粒子对的旋转，而不是增加它们的频率，有利于弦的形成。这种洞察力描绘了流体力学，布朗运动和颗粒包装的作用，并反过来，通知控制大规模颗粒结构的组装的设计策略。
2013-10-04 cond-mat.soft
Steering Active-Colloid Assembly by Biasing Dissipation
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Rice University（莱斯大学）；Hefei National Research Center for Physical Sciences at the Microscale（合肥微尺度物质科学国家研究中心）
本文提出耗散偏置原理，通过调节局部重构频率和强度控制胶体自组装方向，实现目标构型的有序形成和多路径定向选择。
2026-01-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Polymorphic self-assembly of helical tubules is kinetically controlled
与经历无限生长的大多数自组装合成材料相反，许多生物自组装过程是自限制的。也就是说，组装的结构具有一个或多个比单个单体的尺寸尺度大得多的有限尺寸。在许多这样的情况下，通过单体的优选曲率来选择有限尺寸，这导致组件的自闭合。在这篇文章中，我们研究了一类自封闭组件的例子：从三角形单体组装的圆柱形小管。通过结合动力学蒙特卡罗模拟，自由能计算，和简单的理论模型，我们表明，一系列的可编程的尺寸尺度可以通过控制的单体的优选曲率和它们的相互作用强度之间的复杂平衡为目标。然而，它们的组装是动力学控制的-小管形态在闭合后不久基本上固定，导致小管宽度的分布显著宽于平衡分布。我们开发了一个简单的动力学模型的基础上，这一观察和基本的自由能景观组装小管，定量描述的分布。我们的研究结果与最近的实验观察到的三角形DNA折纸单体的小管组装是一致的。建模框架阐明了从合成组件组装自限结构的设计原理，例如具有所需宽度和手性的人工微管。
2022-05-23 cond-mat.soft
Design principles for fast and efficient self-assembly processes
本文通过随机模拟三角形、正方形和六边形构件的二维可逆自组装，揭示形态对组装时间标度的控制机制，并提出具有尺度不变性的动力学理论以指导高效人工自组装设计。
2024-03-04 cond-mat.soft
Programmable self-assembly of core-shell ellipsoids at liquid interfaces
本研究针对液体界面椭球颗粒自组装构型难调控的问题，通过引入软壳构建核-壳椭球，发现可通过调控长径比与壳核比切换自组装构型，经实验、理论计算与模拟验证，为各向异性颗粒可编程自组装提供了新途径。
2024-09-11 cond-mat.soft
Anisotropic polymer nanoparticles with controlled dimensions from the morphological transformation of isotropic seeds
如果我们要设计和创造先进的材料，那么在多个长度尺度上理解和控制自组装过程至关重要。特别是，我们在纳米尺度上组织物质的能力已经有了相当大的进步，但仍然远远落后于我们操纵单个分子的技能。我们迫切需要新的工具来控制纳米级的组装，以及对它们如何工作的物理理解。在这里，我们报告了一种新的方法，用于生产高度各向异性的纳米粒子的控制尺寸的基础上的形态转换过程（MORPH为短）驱动的超分子键的形成。我们提出了一个最小的物理模型MORPH，这表明它将被推广到大量的聚合物/纳米粒子系统。我们设想MORPH成为一个有价值的工具，用于控制纳米级的自组装，并为不同的应用程序的功能性纳米结构的生产。
2019-10-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Binary superlattice design by controlling DNA-mediated interactions
大多数使用DNA功能化或其他方法创建的二元超晶格依赖于粒度差异来实现组成顺序和结构多样性。在这里，我们研究了DNA功能化的微米级颗粒（DFP）的二维（2D）组装，并采用了一种利用颗粒间相互作用中的可调差异的策略，从而为二元超晶格的设计开辟了新的途径，这种超晶格不依赖于调节颗粒尺寸的能力（即，熵驱动力）。我们的策略采用ssDNA互补链的定制混合物来控制二元混合物中微米级二氧化硅颗粒之间的颗粒间相互作用，以创建成分多样化的2D晶格。我们表明，在某些情况下，可以通过改变二元混合物的化学计量来进一步控制颗粒的排列。用这种方法，我们证明了编程的能力，到正方形，五边形，和六边形晶格的粒子组装。此外，不同的颗粒类型可以在正方形棋盘和六边形交替串、蜂窝和可果美排列中组成有序。
2017-03-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Microscopic origin of tunable assembly forces in chiral active environments
本文研究了活性浴中被动溶质间相互作用的微观起源，发现非手性活性浴无法动态引发组装，而手性活性粒子能产生稳定的长程组装力，其机制与奇扩散张量通量相关。
2024-04-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Topological defect engineering enables size and shape control in self-assembly
Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；LPTMS（理论物理实验室）；Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）；Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Max Planck School Matter to Life（马克斯·普朗克生命物质学院）；Aix Marseille Université（艾克斯-马赛大学）；CINAM（中子与磁学中心）；Turing Center for Living Systems（图灵生命系统中心）；PMMH（物理化学与分子宏观结构实验室）；ESPCI Paris（巴黎高等物理化工学院）；PSL University（巴黎文理研究大学）；Sorbonne Université（索邦大学）
本文提出基于相同亚基的拓扑缺陷工程方法，通过控制缺陷相互作用强度实现自组装体的尺寸与形状调控，并在DNA折纸实验中验证了二维盘状与纤维状结构的控制。
2026-09-14 cond-mat.soft
Direct Assembly of Magnetic Janus Particles at a Droplet Interface
纳米粒子在流体-流体界面的自组装是自下而上制备功能材料的一条很有前途的途径。然而，将粒子引导和控制到高度可调和可预测的结构中--虽然至关重要--却是一项挑战。我们提出了一种液体界面辅助的方法来制备纳米结构与可调性能。为了证明其可行性，我们研究磁性Janus粒子吸附在一个球形液滴放置在基板上的接口。当外部磁场打开时，单个粒子移动到其相对于液滴中心的位置矢量平行于所施加的场的方向的位置。多个磁性Janus粒子排列成可重构的六边形晶格结构，并且可以通过简单地改变磁场方向而被引导以在液滴界面上的期望位置处组装。我们开发了一个界面能模型来解释我们的观察，发现很好的协议。最后，我们证明了外部磁场允许\revisedtext{one}调整液滴蒸发时获得的颗粒沉积图案。我们的研究结果对在纳米器件、有机电子或先进的显示、印刷和涂层应用中使用的基底上制造各种纳米结构具有影响。
2019-01-17 cond-mat.soft
Designing corrugated surfaces to guide colloidal self-assembly
Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；PSL University（巴黎文理研究大学）；Sorbonne Université（索邦大学）；Université Paris-Cité（巴黎 Cité 大学）
本研究通过双光子聚合设计胶体的各向异性波纹表面，调控耗竭诱导的选择性相互作用，实现多种胶体聚集体的可控制备，为功能软材料制备提供通用框架。
2026-09-04 cond-mat.soft
Controlling breath figure patterns on PDMS by concentration variation of ethanol-methanol binary vapors
本文报道了乙醇和甲醇二元体系在饱和蒸汽气氛下冷凝液滴在光滑和约束表面上的自组装。在没有任何添加剂的情况下，用二元液体的饱和蒸气在光滑表面上获得了阻碍有序的孔阵列。结果表明，在甲醇中加入少量乙醇，在诱导形成规则液滴阵列方面起着与表面活性剂非常相似的作用。研究了接触线运动和接触线脱钉等约束条件对液滴自组装形貌的影响。据观察，孔径，孔形状，孔深度和环直径的影响，除了通常持有的归因于溶剂的表面张力的二元蒸汽的气氛。图案化基底的接触角研究显示疏水性，对水具有非常高的润湿性和Wenzel润湿状态。
2018-04-12 cond-mat.soft
Controlling morphology in hybrid isotropic/patchy particle assemblies
布朗动力学被用来研究在各向同性粒子（IP）的混合系统中的自组装，结合代表特殊“设计者粒子”的各向异性构建块。这些被建模为球形斑块颗粒（PP），仅允许其斑块和IP之间的结合。在这项研究中，两种类型的PP被认为是：八面体PP（Oh-PPs）和正方形PP（Sq-PPs），八面体和正方形排列的补丁，分别。自组装另外通过模拟退火过程来促进。所得到的结构的特征在于在立方有序的局部相关性的组合，和键取向序参量（SymbBOP）的特定的变化。通过改变PP/IP尺寸比，我们在两种类型的系统中检测到两种不同形态之间的急剧交叉。高对称相，NaCl晶体的OH-PP和正方形晶格的SQ-PP，观察到较大的尺寸比。对于较小的，主要形态是显著不同的，例如，Oh-PP形成紧密的无定形结构，其中相邻PP主要为面对面取向。不寻常的形态没有一个长程序，它仍然是可能的，以确定组织良好的连贯集群的这种结构，由于我们的SymbBOP为基础的表征。
2021-10-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Emergent colloidal edge currents generated via exchange dynamics in a broken dimer state
控制物质的流动到微米级的限制在材料和环境科学中具有核心重要性，直接应用于纳米微流体，药物输送和生物技术。微粒的电流通常由不同性质的外场梯度产生[例如，电的、磁的、光的、热的或化学的]，其难以在空间上扩展的区域和样本上控制。在这里，我们展示了一个一般的战略，组装和运输可极化的微粒在流体介质中，通过限制和磁偶极相互作用的组合。我们使用一个均匀的磁调制组装成旋转的二聚体状态和沮丧的二元晶格分散的粒子，并产生集体边缘电流所产生的一种新的，场同步的粒子交换过程。这些动力学状态类似于电子和分子系统中的回旋加速器和跳跃轨道，从而为理解和设计凝聚态物质中不同长度尺度的类似过程铺平了道路。
2019-11-14 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
Geometrical frustration yields fiber formation in self-assembly
控制超分子结构的自组装对活细胞至关重要，也是纳米和微米级工程的核心挑战。然而，即使没有优化形状的颗粒也可以稳健地形成明确定义的形态。这是在许多医疗条件下的情况，其中通常可溶性蛋白质聚集成纤维。除了所涉及的分子机制的多样性，我们提出，纤维一般产生于不规则颗粒的聚集与短程相互作用。使用一个极小模型的拟合不佳，粘性颗粒，我们证明了强大的纤维形成的各种颗粒形状和聚集条件。几何挫折在这一过程中起着至关重要的作用，并占纤维形成的参数范围以及它们的亚稳特性。
2017-05-23 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
DNA self-organization controls valence in programmable colloid design
就像原子结合成分子一样，胶体可以根据一套设计原则自组织成预定的结构。控制化合价--粒子间键的数量--是组装复杂结构的先决条件。组装可以通过具有规定几何形状的固体“片状”颗粒来引导，以制造例如胶体金刚石。在这里，我们证明了单个分子连接器的纳米级排序可以结合起来编程微观组件的结构。具体而言，我们的实验表明，覆盖最初各向同性的微滴与$N$移动DNA连接器的结果在自发和可逆的自组织的DNA到$Z(N)$结合补丁，选择一个可预测的价。我们理解这种价态，推导出液滴-液滴粘附的自由能泛函，该泛函准确地预测了补丁内的平衡尺寸和分子组织，以及观察到的与$N$的价态跃迁。因此，可以通过选择粘合剂的分子性质和浓度来编程微观自组织。这些结果广泛适用于任何具有移动接头的颗粒的组装，例如功能化脂质体或细胞-细胞粘附中的蛋白质相互作用。
2021-09-02 cond-mat.soft
Mechanistic Framework for Multicomponent Nanoparticle Assembly: Predicting RNA-lipid and PEI-DNA nanoparticle assembly
Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
该研究提出结合kMC模拟的计算框架FormLNP，可预测RNA-脂质和PEI-DNA纳米颗粒的单颗粒性质分布，揭示组装路径对异质性分布的影响。
2026-09-04 cond-mat.soft physics.chem-ph
High-symmetry ill-fitting subunits in 3D form aggregates of all dimensions
LPTMS, UMR 8626 CNRS, University Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）
研究三维空间中不匹配亚基自组装形成各维度聚集体的机制，揭示了不同粘附性和弹性参数下聚集体形态的多样性。
2026-05-15 cond-mat.soft
The intertwined roles of particle shape and surface roughness in controlling the shear strength of a granular material
单个颗粒的形状和它们的表面性质都有助于颗粒材料在剪切下的强度。在这里，我们展示了这两个方面可以交织在一起的程度。在对3D打印的凸透镜形状颗粒组装的实验中，我们测量了重复压缩载荷下的应力-应变响应，发现与其他颗粒形状相比，聚集体的剪切强度迅速下降。我们用X射线计算机断层成像和高分辨率表面计量学的$μ$ m尺度探测颗粒材料，以寻找退化的原因。我们发现，由于累积变形的磨损平滑的镜头表面在一个受控的和系统的方式，相关的组件作为一个整体观察到的剪切强度的显着损失。透镜对表面特性变化的敏感性与3D打印四面体和球体组件的结果形成对比，在相同的负载循环下，发现其强度仅略有下降。该案例研究提供了深入了解颗粒形状，表面磨损和整体材料响应之间的关系，并提出了新的策略，当设计一种颗粒状材料时，在反复变形下具有所需的性能演变。
2019-06-24 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
Local symmetry determines the phases of linear chains: a simple model for the self-assembly of peptide
我们讨论了生物聚合物的简单模型的框架内的对称性破缺的新阶段的出现之间的关系。我们开始与一个经典的模型链分子的球形珠拴在一起，与空间约束，非连续珠不能重叠，并与成对的吸引力的方阱潜力占疏水效应和促进压实。然后，我们讨论的后果，连续打破虚假的对称性。首先，我们允许连续珠粒的部分互穿。除了标准的高温卷曲相和低温塌陷相之外，这导致一类新的边缘紧凑的基态，其包括使人联想到$α$ -螺旋和$β$ -片的构象，所述构象是球状蛋白质的天然状态的构建块。然后，我们讨论了进一步的对称性破缺的圆柱对称附加侧球的骨干珠沿负正常的链的影响，以模仿在真实的蛋白质中的侧链的存在。这导致在先前获得的边缘致密相内出现新相，并出现更复杂的二级结构组装体。这个新的阶段在\textit{de novo}设计的自组装肽的潜在重要性突出。
2019-07-20 cond-mat.soft
Molecular engineering of chiral colloidal liquid crystals using DNA origami
建立对微观构建块的形状和相互作用的精确控制对于设计具有新颖结构、光学和机械性能的宏观软材料是必不可少的。在这里，我们展示了强大的组装成胆甾相液晶，一维超分子扭曲带和二维胶体膜的DNA折纸丝。DNA“折纸”技术提供的精细控制在微观细丝结构和宏观螺距之间建立了定量关系。此外，它还能够实现1D扭曲带的稳健组装，其表现为有效的超分子聚合物，其结构和弹性特性可以通过控制基本构建块的几何形状来精确调节。我们的研究结果表明，DNA折纸技术和胶体科学之间的潜在协同作用，其中前者允许快速和强大的合成复杂的颗粒，后者可用于组装成散装材料的颗粒。
2017-05-24 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
Measuring multisubunit mechanics of geometrically-programmed colloidal assemblies via cryo-EM multi-body refinement
本研究提出利用冷冻电镜和RELION多体精修测量DNA折纸亚基组装体力学特性的方法，提取的参数可预测组装结果，为纳米材料组装设计提供新路径。
2025-01-16 cond-mat.soft
Diffusiophoretic design of self-spinning microgears from colloidal microswimmers
设计策略，以组装耗散积木是必不可少的创造新的和智能的材料和机器。我们最近证明了泳动微泳者到自旋转微齿轮的分层自组装及其通过扩散泳动相互作用的同步[Aubret \textit{et al., Nature Physics}，2018]。在本文中，我们采用教学方法，并暴露我们的策略来控制自组装和构建机器使用泳现象。我们特别介绍了高倾斜层压光学片显微镜（HILO）的图像和量化各向异性和动态的扩散电泳相互作用，这是不能观察到的标准荧光显微镜。的动力学（赤铁矿）光催化材料浸没在（过氧化氢）燃料在各种照明模式下的第一次描述和定量合理化的扩散电泳模型，迁移的胶体颗粒的浓度梯度。它被进一步利用，以设计趋光的microswimmer，直接对高强度的光，作为一个结果的扭矩施加的赤铁矿在一个microswimmer的光梯度。最后，我们展示了自旋转的微齿轮从胶体microswimmer通过控制耗散的扩散泳相互作用，我们使用HILO的特点和定量分析和数值预测进行比较的组装。由于此处描述的方法是通用的，因此该工作通过控制电泳现象为机器的合理设计铺平了道路。
2019-09-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
Self-assembly of finite-sized colloidal aggregates
具有所寻求的形态的自组装有限尺寸胶体聚集体的挑战之一是在微观尺度上精确分选胶体位置以避免形成脱靶结构的必要性。微流体平台通过将进入目标聚集体的胶体的精确量加载到单个液滴中来解决这个问题。使用理论和模拟，在本文中，我们验证了一个更通用的设计，使我们能够制造不同类型的有限尺寸的聚集体，包括胶体分子或核壳簇，从有限密度悬浮液的各向同性胶体散装。在我们的模型中，粒子之间的相互作用是由DNA连接器与移动拴系点介导的，在实验中发现，使用DNA低聚物标记的疏水复合物浸入支持的双层。通过微调的强度和不同类型的连接器的数量，我们证明了控制的聚集体的形态，特别是，分子的价态和核壳簇的大小的可能性。在一般情况下，我们的设计显示了多价相互作用如何在平衡条件下导致微相分离。
2020-01-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Role of microgel stiffness in particle self-assembly and suspension rheology across the lower consolute solution temperature
Raman Research Institute（拉曼研究所）
本研究通过调控交联剂合成不同刚度的PNIPAM微凝胶，发现软粒子悬浮液在LCST以上呈现凝胶-液体-凝胶转变，而硬粒子则呈现玻璃-玻璃转变，且刚度影响静电稳定性与疏水性。
2024-02-09 cond-mat.soft
Inverse Optimization Techniques for Targeted Self-Assembly
本文回顾了最近的逆电磁力学方法，我们已经设计出优化相互作用势的软物质系统，对应于稳定的“目标”结构。我们感兴趣的是找到相互作用势，不一定成对添加剂或球对称，稳定的目标多体系统，一般将完整的构型信息。与以前的工作不同，我们的主要兴趣是可能产生的多体结构，其中一些可能包括有趣但已知的结构，而另一些可能代表全新的结构基序。软物质系统，如胶体和聚合物，提供了实现优化相互作用的通用手段。结果表明，这些逆方法具有很大的希望控制自组装的程度上，超过了自然界提供的低于最佳路径。事实上，我们设想能够“定制”产生不同程度的无序的潜力，从而扩展自组装的传统思想，将无定形和晶体结构以及准晶体。剪裁潜力，对应于目标结构的概念是由丰富的基本物理力学问题和问题提供了这个迷人的逆问题，以及我们最近的能力，以确定具有最佳的散装性能或理想的性能特性的结构的动机。最近的结果已经导致了对多体系统的集体结构行为与它们的相互作用之间的数学关系的更深入的基本理解，以及使有序和无序粒子配置具有新的结构和体积性质的自组装成为可能的优化势。
2008-11-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Controlling Porosity in Supraparticles Composed of Colloidal Rods and Spheres
Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V.（德累斯顿莱布尼茨聚合物研究所）；Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学）；Auburn University（奥本大学）
通过模拟研究棒状和球形胶体颗粒在液滴干燥过程中组装成超颗粒，选择性移除一种颗粒后形成多孔结构，发现剩余颗粒形成连通网络，孔隙率受颗粒尺寸和形状影响。
2026-06-16 cond-mat.soft
Non-equilibrium thermodynamics in driven macroscopic self-assembly
本文通过可调宏观平台研究非平衡自组装，发现非零熵产率及与主动奥本海姆-乌尔岑模型的定量一致。
2025-12-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Computer simulations show that liquid-liquid phase separation enhances self-assembly
该研究通过粗粒化分子动力学模拟发现，液-液相分离形成的凝聚体可显著提升二十面体衣壳自组装的速率、产率和稳健性，并揭示排除体积与异常中间体的调控作用。
2025-05-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Controlling Solvent Quality by Time: Self-Avoiding Sprints in Nonequilibrium Polymerization
高分子物理学的一个基本范式是平衡状态下的大分子构象可以用普适标度定律来描述，这是软（生物）物质和材料科学的结构、动力学和功能的关键。在这里，我们发现，在扩散影响，非平衡链增长聚合，标度律发生了质的变化，特别是，增长的聚合物表现出令人惊讶的自回避行走（SAW）在穷人和θ-溶剂的行为。我们的分析，基于单体分辨的反应扩散计算机模拟，表明这种现象是一个结果i）非平衡单体密度耗尽相关性周围的活性聚合位点，导致局部定向和自我避免的增长，与ii）链（劳斯）松弛时间大于竞争聚合反应时间。这些内在的非平衡机制促进了快速和持久的反应驱动的扩散（冲刺）的活性位点，与伪趋化活性布朗粒子的类比。我们的研究结果对聚合物加工中的时间控制结构形成具有影响，例如，反应性自组装、光交联和3D打印。
2021-07-13 cond-mat.soft physics.chem-ph
Modulating Hierarchical Self-Assembly In Thermoresponsive Intrinsically Disordered Proteins Through High-Temperature Incubation Time
本文发现高温孵育时间是调控类 resilin 固有无序蛋白分级自组装的关键参数，延长孵育可形成序列依赖的微米棒状、椭球状及纳米层状有序结构，为无序蛋白自组装控制提供了新方法。
2023-11-30 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Controlling Colloidal Flow through a Microfluidic Y-junction
本文研究了微流体Y型结中胶体粒子的流动行为，发现通过调节粒子间的排斥或吸引相互作用及通道几何，可有效控制粒子分叉处的堵塞与分支引导，为防止微流控芯片破裂提供了新方法。
2024-06-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Escaping kinetic traps using non-reciprocal interactions
针对平衡统计力学中温度猝灭难以使系统脱离动力学陷阱的问题，研究以多元自组装为模型，利用组分间非互易相互作用的非平衡效应推动系统脱离阻滞动力学，可为相关系统研究提供新方案。
2024-07-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Inverse Thermodynamics: Designing Interactions for Targeted Phase Behavior
本研究提出逆热力学框架，以补丁粒子混合物为模型，通过调控键合拓扑与键能实现目标相行为编程，建立共沸去混合设计原则，经Gibbs系综模拟验证，为多组分系统相行为调控提供新思路。
2025-06-13 cond-mat.soft
Evaporation-Driven Nanowire Self-Assembly in an Elongated Droplet
Helmholtz Institute Erlangen-Nürnberg for Renewable Energy (IET-2), Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心埃尔朗根-纽伦堡亥姆霍兹可再生能源研究所）；Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡弗里德里希·亚历山大大学）
研究负载纳米线的细长液滴干燥过程，用介观晶格玻尔兹曼模拟，关注液滴几何形状等影响。发现细长液滴形状会致不均匀，增加纳米线吸引力可改善连通性但降低均匀性，增加长度则有双重益处，为印刷电子平衡电传输与结构均匀性提供指导。
2026-10-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Repulsion-attraction switching of nematic colloids formed by liquid crystal dispersions of polygonal prisms
胶体粒子的自组装由于弹性相互作用在液晶液晶中的承诺可调复合材料，并可以通过利用表面功能化，几何形状和拓扑结构来引导，虽然这些控制自组装的手段仍然有限。在这里，我们实现了低对称性的非手性和手性弹性胶体的双液晶使用胶体多边形凹凸棱镜。我们发现，控制钉扎的向错在棱镜的边缘改变了对称性的导演扭曲的棱镜和他们的方向相对于远场导演。棱镜边缘的向错的受控局部化显著地影响分散在液晶中的棱镜的扩散性质的各向异性，并且允许修改它们的自组装。我们发现，多边形棱镜之间的弹性相互作用可以切换之间的排斥和吸引只是通过控制重新钉扎的向错在不同的边缘，使用激光镊子。我们的研究结果表明，分散在液晶液晶中的胶体颗粒之间的弹性相互作用是敏感的拓扑等价的，但几何丰富的控制配置的颗粒诱导的缺陷。
2017-12-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
