(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
Translational and orientational glass transitions in the large-dimensional limit : a generalized replicated liquid theory and an application to patchy colloids
我们发展了一个适用于非球形单轴分子和胶体玻璃相的广义复制液体理论，该理论在大尺寸极限$d\to\infty$下变得精确。然后，我们将该方案应用于头部和尾部有粘性斑块的斑块状胶体。该系统具有丰富的相行为，涉及平移和取向自由度。我们发现了一种新的玻璃-玻璃之间的玻璃大/小取向波动的转变。
2018-07-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
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
Precursors of order in aggregates of patchy particles
我们研究计算的局部结构的聚集系统的斑块颗粒。通过计算各种转动不变量的概率分布函数，我们可以识别出非晶相取向有序的前兆。令人惊讶的是，观察到最强的签名的局部秩序的四面体对称的4-补丁粒子，而不是6-补丁粒子的立方。这种趋势与已知的结晶能力正好相反。我们将这种异常的观察，一个通用的聚合物的补丁系统的协调数接近4。我们的研究结果还表明，在所研究的液体与相应的结晶相的旋转顺序之间的显着相关性，使这种方法可能适用于更广泛的补丁系统。
2013-03-28 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
Enhanced condensate fluidity in modified patchy particle models
针对现有斑图粒子模型模拟生物分子凝聚体时动力学缓慢、难以捕捉类流体特性的问题，研究人员提出引入柔性斑与核间弱各向同性吸引的改进模型，在保留平衡特征的同时加快动力学，支持更大更复杂系统的模拟。
2025-01-15 cond-mat.soft
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
Generalized Onsager theory for strongly anisometric patchy colloids
用Onsager-van der Waals密度泛函理论研究了软“补丁”相互作用对强伸长胶体棒和扁平圆盘取向无序-有序转变的影响。该理论提供了一个通用的框架，研究液晶相行为的高度不等轴的圆柱形胶体，它携带一个独特的几何图案的排斥或吸引力的软相互作用定位在颗粒表面上。在本文中，我们应用我们的理论的情况下，带电杆和磁盘的局部静电相互作用可以描述的屏蔽库仑势。我们考虑无限薄的棒状圆柱体与均匀线电荷和无限薄dispersive圆柱体与几个明显不同的表面电荷模式。不考虑骨架形状，带电胶体的各向同性-均质相图的特征在于均质有序的一般不稳定性、两相密度区域的急剧变窄以及在减少静电屏蔽时的重入现象。在较高的粒子密度下，静电排斥导致完全抑制有利于空间非均匀液晶的有序。
2013-09-03 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
Phase Behavior of the Patchy Colloids Confined in the Patchy Porous Media
本文提出功能化无序多孔介质模型，结合多种理论方法研究斑块粒子流体在受限条件下的相行为，发现键形成竞争导致具有三个临界点和两个液-气相共存区域的重入相行为，理论预测与模拟结果吻合良好。
2023-11-24 cond-mat.soft
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
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
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
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
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
Solvent fluctuations around solvophobic, solvophilic and patchy nanostructures and the accompanying solvent mediated interactions
利用经典的密度泛函理论（DFT）计算了一种简单的液体溶剂的密度分布$ρ({\mathbf r})$和局部压缩性$χ({\mathbf r})$。我们考虑的区块是solvophilic，solvophilic，也有solvophilic和solvophilic补丁。$χ({\mathbf r})$的大值对应于液体密度波动最强烈的空间区域。我们试图阐明如何增强密度波动与块之间的溶剂介导的力，块之间的距离和液体储层的化学势的变化。对于足够的疏溶剂块，在小块分离和小偏差，从散装气液共存，我们观察到一个强烈的吸引力（近恒定）的力量，源于毛细管蒸发，形成低密度气体之间的块入侵。伴随的$χ({\mathbf r})$显示出反映形成的初始气-液界面的结构。我们认为，我们的模型系统提供了一种手段，以了解溶剂介导的纳米结构之间的相互作用的基本物理，和对象之间，如蛋白质在水中，具有疏水性和亲水性补丁。
2017-02-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
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
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
Observation of empty liquids and equilibrium gels in a colloidal clay
本研究针对斑片状胶体相图相关理论预测缺乏实验验证的问题，在复杂胶体黏土中首次观测到空液体与平衡凝胶，并结合数值模拟验证了理论预测，为软材料设计提供了实验依据。
2023-08-28 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
Effects of patch size and number within a simple model of patchy colloids
我们报告的计算机模拟和积分方程研究的一个简单的模型的补丁球，每个表面装饰有两个相反的吸引力帽，作为一个功能的分数$χ$覆盖的吸引表面。探讨的简单模型-两块Kern-Frenkel模型-在改变覆盖范围$χ$的情况下在方阱和硬球势之间插值。我们发现，积分方程理论提供了定量预测在整个探索区域的温度和密度从方井极限$χ= 1.0$到$χ\approx 0.6$。对于较小的$χ$，良好的数值收敛的方程，只有在温度大于气液临界点，然而，积分方程理论提供了一个完整的描述的角度依赖性。这些结果进行了对比与那些为一个补丁的情况下。我们通过数值模拟研究了剩余的覆盖区域，并显示了气-液临界点如何随着$χ$的减小而向更小的密度和温度移动。在$χ\approx 0.3$以下，结晶阻止了观察临界点线演变的可能性，提供了在降低球势范围时液体作为平衡相消失的角度模拟。最后，我们表明，稳定有序相的演变减少$χ$从一个三维晶体的互连平面到一个二维的独立平面结构的链的一维流体时，每个补丁的一个键的限制，最终达到。
2010-04-07 cond-mat.soft physics.chem-ph
A simple patchy colloid model for the phase behavior of lysozyme dispersions
本文提出了一个具有异位对相互作用的球形蛋白质的极小模型来描述溶菌酶的平衡相行为。考虑到颗粒之间的排斥屏蔽库仑相互作用，假设净电荷均匀地涂抹在球形蛋白质表面上。我们将有吸引力的表面补丁，补丁之间的相互作用，在不同的领域建模的一个有吸引力的汤川潜力。进入吸引力汤川势部分的参数确定使用的实验访问的气体-液体的临界点上的信息。采用二阶热力学微扰理论计算了液固相的亥姆霍兹自由能。我们对溶解度曲线的预测与实验数据相当一致。此外，我们提出了新的实验数据的气液共存曲线在不同的盐浓度，并比较这些与我们的模型计算。与先前的研究结果一致，我们观察到的强度和范围的吸引力的潜力的一部分，只有弱依赖于盐的含量。
2009-01-30 cond-mat.mtrl-sci 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
Dynamics of a network fluid within the liquid-gas coexistence region
低密度的分子或胶体网络在低温下形成时，粒子间的相互作用是价限制。典型的例子是片状粒子的网络，其中有限的化合价来自高度定向的成对相互作用。我们结合广泛的Langevin模拟和Wertheim的关联理论来研究这些网络。我们发现一个无标度（松弛）的液-气共存区域内的动力学，这不同于通常观察到的各向同性粒子。而对于各向同性颗粒，弛豫动力学由表面张力（粗化）驱动，当化合价有限时，缓慢弛豫通过随机渗透普适性类中的几何渗透转变形成中间非平衡凝胶而进行。
2018-02-11 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
On the possibility of extending the Nore-Frenkel generalized law of correspondent states to non-isotropic patchy interactions
胶体系统（和蛋白质溶液）的特征通常是吸引力的相互作用，其范围远小于粒径。在这种情况下，相互作用是球形的，系统服从由Noro和Frenkel首先提出的广义对应态定律（GLCS）[ J.Chem.Phys. 113，2941（2000）]。热力学性质变得对势的细节不敏感，仅取决于第二维里系数B_2和密度$ρ$的值。GLCS一般不适用于非球势的情况。在这封信中，我们建议，当粒子通过短程小角振幅斑片相互作用（因此每个斑片只有一个键的条件得到满足）时，仍然有可能将GLCS推广到接近液-气临界点。关键词：胶体，第二维里系数，蛋白质相互作用，短程吸引力。
2007-07-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
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
Dimerizing hard spherocylinders in porous media
本研究基于标度粒子理论与液体缔合理论，分析了无序多孔介质中非球形贴片粒子的热力学性质，揭示了缔合相互作用和空间约束对各向同性-向列相转变的影响。
2024-04-01 cond-mat.soft
Liquids more stable than crystals
所有的液体（除了由于量子效应的氦）在低温下结晶，形成有序的结构。当温度降低，熵对自由能的贡献变得越来越小时，无序（它稳定了液相）和能量（它有利于有序的晶体结构）之间的竞争不可避免地转向有利于后者。“液体”状态在低温下只能以玻璃的形式存在，这是物质的一种非平衡态。这种教科书式的描述必然适用于原子和分子系统，在这些系统中，粒子之间的相互作用是由量子力学定律决定的。问题仍然是同样的物理是否适用于胶体粒子，其中粒子间的相互作用通常是短程和可调的。在这里，我们表明，有限的化合价的片状胶体，可以找到的条件，无序的液相是稳定的所有方式下降到零温度极限。我们的研究结果为理解凝胶的稳定性和原子分子网络玻璃的玻璃形成能力提供了有趣的线索。
2013-07-07 cond-mat.soft
Self-Assembly of Patchy Particles into Polymer Chains: A Parameter-Free Comparison between Wertheim Theory and Monte Carlo Simulation
我们数值研究了由具有硬核排斥力的颗粒组成的简单流体，并在颗粒极点处补充了两个短程吸引（粘性）点，这为线性链的平衡聚合提供了一个简单的模型。该模型的简单性允许密切的比较，没有拟合参数，模拟和理论预测之间的基础上的Wertheim微扰理论，一个独特的框架分析预测的性质的自组装粒子系统的分子参数和液体状态的关联函数。这个理论还没有受到严格的测试，对模拟数据的顺序跨越聚合过渡。我们用数值方法确定了这种基本形式的自组装的许多热力学性质（每个粒子的能量、处于缔合状态的粒子的序参量或平均分数、平均链长、链长分布、链的平均端到端距离和静态结构因子），并发现Wertheim理论的预测与模拟结果非常吻合。
2007-01-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Modeling Solution Drying by Moving a Liquid-Vapor Interface: Method and Applications
采用隐式溶剂模型，通过移动液-气界面模拟软物质溶液的干燥过程。对于聚合物和纳米颗粒的溶液，我们观察到“聚合物上”分层，类似于先前发现的明确的溶剂模型。此外，即使当纳米颗粒尺寸小于聚合物链的回转半径时，也发现"顶部聚合物"。对于一个悬浮液滴的纳米粒子的双分散混合物，我们表明，核壳簇的纳米粒子可以通过在快速蒸发速率的“小外”分层机制。当蒸发速率降低时，还观察到“大外”分层和均匀的颗粒分布。具有各种形态的聚合物颗粒，包括Janus球、核-壳颗粒和片状颗粒，通过将快速蒸发与聚合物和液-气界面之间的受控相互作用相结合，由干燥聚合物溶液的液滴产生。我们的研究结果验证了移动界面方法的适用性，以广泛的干燥系统。指出了该方法的局限性，并就该方法可能失败的情况向潜在的从业人员提供了警告。
2022-09-23 cond-mat.soft
Connectivity, Dynamics, and Structure in a Tetrahedral Network Liquid
我们报告了一个详细的计算研究，布朗动力学模拟的结构和动力学的液体的片状颗粒，开发一个无定形四面体网络温度降低后。高度定向的粒子相互作用使我们能够通过根据每个粒子的键的五模态分布将粒子的总集合区分为不同的群体来研究系统的连通性。用这种方法，我们展示了如何颗粒键合过程是不是随机独立的，但它表现出明确的债券在低温下的相关性。我们进一步探讨了真实空间中系统的动力学，并建立了粒子流动性和粒子连通性之间的明确关系。特别是，我们提供了在低温下的异常扩散的证据，并揭示了动力学是如何受到短时间跳跃运动的弱约束粒子。最后，我们广泛调查的动力学和结构的系统在傅立叶空间，并确定两个定量相似的长度尺度，一个动态和其他一个静态的，增加冷却后的系统，并达到几个粒子直径的顺序的距离。我们总结了我们的研究结果中的一个定性的图片，其中的粘弹性液体的低温制度的理解在一个不断发展的网络的长期亚稳态合作领域的颗粒。
2016-12-01 cond-mat.soft
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
Molecular theory for the phase equilibria and cluster distribution of associating fluids with small bond angles
我们发展了一个新的理论，使流体与多个缔合位点缔合。该理论解释了小键角效应，如空间位阻、成环和双键。理论验证对蒙特卡罗模拟的情况下，斑片状的胶体粒子与三个补丁的流体，被发现是非常准确的。一旦验证，该理论被应用于研究由三个补丁胶体组成的流体的相图。结果表明，键角对相图和汽液相变的存在有重要影响。
2013-08-16 cond-mat.soft
Reentrant phase behaviour for systems with competition between phase separation and self-assembly
在有限团簇的自组装和液-汽相分离之间存在竞争的片状颗粒系统中，观察到重入相行为，随着温度在恒定密度下降低，系统从单体汽相过渡到液-汽相共存的区域，然后过渡到团簇的汽相。在这里，我们提出了一个经典的统计力学方法来确定这样一个系统的完整的相图。我们将该系统建模为范德华流体，但其中单体可以组装成单分散的簇，与任何其他物种没有吸引力的相互作用。所得到的相图显示了一个清晰的再进入区域。然而，对于模型的物理上最合理的参数值，这种行为被限制在一定的密度范围内，在高密度下仍然存在相分离。
2010-10-22 cond-mat.soft
Self-assembly mechanism in colloids: perspectives from Statistical Physics
受最近胶体粒子化学合成的实验结果的启发，我们在生物系统中发生的自组装过程（例如蛋白质折叠）和材料科学领域中新的令人兴奋的可能性之间进行类比。我们考虑了一个自组装过程，其基本构件是各种类型的装饰斑片状胶体，自发地驱动系统向一个独特的和预定的目标宏观结构。为此，我们讨论了一个简单的理论模型-Kern-Frenkel模型-描述了一个流体的胶体球形颗粒与一个预定义的数量和分布在其表面上的疏溶剂和亲溶剂区域。疏溶剂和亲溶剂区域分别用短程方阱势和硬球势描述。积分方程和微扰理论提出讨论的结构和结晶性质，特别强调在温度-密度平面的流体-流体（或气体-液体）的过渡的计算。该模型允许描述一个和两个有吸引力的帽子，作为覆盖的有吸引力的表面的分数的函数，从而在改变覆盖范围时在方井和硬球流体之间插值。通过与蒙特卡罗模拟的比较，我们评估的优点和缺点的积分方程和微扰理论在目前的背景下，片状胶体，其中的计算工作的数值模拟是相当苛刻的。
2012-07-24 cond-mat.soft
Behaviour of the model antibody fluid constrained by rigid spherical obstacles: effects of the obstacle-antibody binding
University of Ljubljana, Faculty of Chemistry and Chemical Technology（卢布尔雅那大学化学与化学技术学院）；Yukhnovskii Institute for Condensed Matter Physics of the National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院尤赫诺夫斯基凝聚态物理研究所）；Institute of Applied Mathematics and Fundamental Sciences, Lviv Polytechnic National University（利沃夫国立理工大学应用数学与基础科学研究所）
研究了单克隆抗体在随机多孔介质中的简化模型，分析了抗体-抗体和抗体-基质相互作用对相行为的影响，揭示了复杂相行为，包括高温度下的重新进入相分离和低温度下的常规液-气分离。
2026-03-30 cond-mat.soft
The condensation and ordering of models of empty liquids
我们考虑了一个简单的模型，由四个键合位点（“补丁”），两个类型A和两个类型B，在正方形晶格上的粒子，并通过模拟和理论研究其全局相行为。我们将B斑块之间的相互作用设为零，并计算AB和AA相互作用之间的比率ε^ \star_A B变化时的相图。与以前的工作一致，在三维非晶格模型上，我们表明，对于相同的ε^ \star_A B范围，液-汽相图呈现出重入或“捏”形状，这表明能量标度的比率-以及相应的空流体状态-与系统和晶格结构的维数无关。此外，该模型表现出有序-无序的转变，是铁磁的重入制度。低维晶格模型的使用允许模拟足够大的系统，以建立液体-蒸气临界点的性质，并描述在空的流体状态下的液相的结构，其中“空隙”的大小随着温度的降低而增加。我们已经发现，液-汽临界点是在二维伊辛普适类，与缩放区域，迅速减少，随着温度的降低。模拟和理论分析的结果表明，线的有序-无序过渡相交的冷凝线在一个多临界点，在零温度和密度，与重入，空流体，制度的补丁粒子模型。
2011-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Multivalent Ion-Activated Protein Adsorption Reflecting Bulk Reentrant Behavior
蛋白质在固液界面的吸附是一个重要的现象，通常可以观察到作为生物过程的第一步。尽管其固有的重要性，仍然相对较少的是了解潜在的微观机制。在这里，使用多价离子，我们证明了控制的相互作用和相应的吸附净带负电荷的蛋白质（牛血清白蛋白）在固液界面。这是证明了椭圆偏振和中子反射率和石英晶体微量天平实验证实。我们发现，在第二维里系数对盐浓度cs的非单调依赖性的富体相行为中观察到的重入凝聚以一种有趣的方式反映在界面处的蛋白质吸附d（cs）中。我们的研究结果成功地描述和理解的经典密度泛函理论的框架内的离子激活的补丁相互作用的模型。除了连接体和界面行为的一般挑战，我们的工作有影响，除其他外，在界面处的成核。
2017-10-11 cond-mat.soft physics.bio-ph
A spherical model with directional interactions: I. Static properties
我们介绍了一个简单的球形模型，其结构特性与定向相互作用的模型所产生的相似，通过采用大小硬球的二元混合物，仅在不同大小的粒子之间起作用的方阱吸引作用。小颗粒提供了大颗粒之间的结合。通过适当选择相互作用参数以及两种物质的相对浓度，可以控制有效价态。在这里，我们专注于一个特定的选择有利于四面体有序的参数，并研究在一个大的窗口的密度和温度的系统的平衡静态性能。在降低温度时，我们观察到局部有序性的逐渐增加，伴随着四配位键网络的形成。观察到三个不同的密度区域：在低密度下，系统相分离成气相和液相;在中间密度下，完全结合的颗粒的网络发展;在高密度下-由于排除体积和吸引力相互作用之间的竞争-系统形成有缺陷的网络。之前在分子液体（如水）的非球形模型的数值研究中，以及在斑块状胶体颗粒的模型中，也观察到了同样的行为。从这些模型中，球势的理论处理，例如积分方程和理想模式耦合理论的玻璃化转变，可以应用在目前的情况下，开辟了更深入地了解低价分子和粒子的热力学和动力学行为的方式。
2007-08-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Association and phase transitions in simple models for biological and soft matter condensates
Union College（联合学院）；CSIC（西班牙国家研究委员会）；Universidade de Santiago de Compostela（圣地亚哥-德孔波斯特拉大学）
研究通过分析粒子相互作用设计原则，揭示了自组装材料中簇结构和相变行为的调控机制。
2026-01-04 cond-mat.soft
Generation of Perfectly Achromatic Optical Vortices Using a Compensated Tandem Twisted Nematic Cell
Institute of Physics of National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院物理研究所）
本文提出利用补偿的双层扭曲向列相细胞生成高相位纯度的非色散白光涡流，通过三种补偿策略克服传统方法的限制。
2025-12-10 cond-mat.soft physics.optics
