Structure formation in binary mixtures of lipids and detergents: Self-assembly and vesicle division
采用粗粒化分子模拟方法研究了二元表面活性剂混合物中的自组装动力学和洗涤剂溶液诱导的脂囊泡结构变化。圆形胶束（bicelles）通过围绕双层脂质盘边缘的去污剂来稳定。自组装的bicelles比囊泡破裂形成的bicelles小得多，其大小由脂质和去污剂的浓度以及两种物质之间的相互作用决定。洗涤剂吸附诱导囊泡双层自发弯曲，并导致囊泡分裂成两个囊泡或囊泡破裂成蠕虫状胶束。这种分裂主要通过修改后的茎模型的逆途径进行。对于洗涤剂单层的大的自发曲率，孔通常打开，从而导致囊泡分裂或蠕虫状胶束形成。
2012-11-08 cond-mat.soft
Guided mechanical self-assembly of bubbles in fiber arrays
本文提出利用纤维阵列引导气泡力学自组装，通过X射线断层扫描和Steinhardt参数证实可制备开尔文及六方密排晶体泡沫，为有序层级材料提供新方法。
2024-09-30 cond-mat.soft
Ion-Mediated Structural Discontinuities in Phospholipid Vesicles
研究发现离子可诱导磷脂囊泡产生结构不连续性，通过多种散射与显微技术证实脂质在内腔形成新双层并驱动囊泡膨胀，为可控自组装仿生胶体及多层聚合物体系提供了新方法。
2024-03-29 cond-mat.soft
Spontaneous assembly of condensate networks during the demixing of structured fluids
本研究发现结构化流体分层时介晶会自发形成凝聚体网络，介晶先形成伸长丝状体再坍缩为凸起圆盘并最终组装成分支网络，揭示了其动力学机制，为图案调控和材料模板制备提供新思路。
2024-04-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
An irreversible growth model for virus capsid assembly
我们模拟了衣壳（病毒的封闭外壳）的自发组装，从许多相同单位的副本，使用完全不可逆的步骤，只有信息本地的增长边缘。我们的模型是制定方面（i）的弹性哈密顿与拉伸和弯曲刚度和自发曲率，和（ii）一组速率常数添加新的单元或债券。一个合奏的高度不规则的衣壳产生，不像众所周知的二十面体对称病毒，但（我们认为）似是而非的逆转录病毒，如艾滋病毒的不规则衣壳建模的一种方式。我们发现，（i）成功的衣壳完成的概率随衣壳大小呈指数衰减;（ii）衣壳大小强烈依赖于自发曲率和弱的弯曲和拉伸弹性刚度的比例的外壳;（iii）高斯曲率（facetedness的测量）的本地化程度在很大程度上取决于弹性刚度的比例。
2006-08-08 cond-mat.soft q-bio.BM
Chiral and achiral mechanisms of self-limiting, twisted bundle assembly
本文提出了扭曲丝束和柱束自限制组装的广义理论，分析了手性传递和非手性自发扭曲两种机制对束组装的影响，发现非手性扭曲束在平衡尺寸和热力学稳定性上与手性束存在定性差异。
2019-09-11 cond-mat.mtrl-sci 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
Engineering Interfaces with Electric and Magnetic Fields: A Comprehensive Review
本文综述了电场和磁场如何通过粒子形状尺寸及场强取向调控界面粒子自组装，并展望其在药物递送与催化等领域的应用前景。
2025-02-10 cond-mat.soft
Designed Interaction Potentials via Inverse Methods for Self-Assembly
我们制定的螺旋机械逆方法，以确定优化的粒子间相互作用，自发产生目标多粒子配置。出于对胶体相互作用势的控制，实验者越来越多的进步，我们提出并讨论了两种计算算法，搜索一个给定的目标配置的自组装的最佳潜力。第一个优化接近基态的电势，第二个优化接近熔点的电势。我们首先将这些技术应用于组装开放的结构在两个维度（正方形和蜂窝状晶格），只使用循环对称对相互作用的潜力，我们证明了算法确实会导致自组装的目标晶格。我们的方法是区别于以前的工作，我们认为（一）晶格总和，（二）机械稳定性（声子谱），（三）退火蒙特卡罗模拟。我们还设计了循环对称的潜力，产生链状结构以及集群系统。
2006-03-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-assembled contacts to nanoparticles using metallic colloidal spheres
悬浮液中粒子的自发组装为具有纳米级控制的设备的廉价制造提供了策略，例如用于存储器或逻辑应用的单电子晶体管。然而，形成具有所需纳米级间距的电极的可缩放且稳健的方法仍然是一个主要挑战。在这里，我们展示了一个简单的组装方法，其中金属胶体球作为电极。通过在悬浮液中组装，然后沉积到图案化衬底上来形成器件。这种方法的关键是电极间（球体间）间距自发地设置为允许与单层纳米颗粒的隧穿接触。由于纳米粒子的小尺寸和大的静电荷能，测量的电流表现出库仑阻塞。我们表明，器件电阻可以通过一个栅电极进行调谐。我们的研究结果展示了一种全新的方法来廉价和大规模制造电子器件，如具有纳米级特征的晶体管。
2006-03-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Cup-to-vesicle transition of a fluid membrane with spontaneous curvature
没有自发曲率的流体膜从盘到囊泡的转变可以用边缘线能和曲率能之间的竞争来描述。然而，具有自发曲率的非对称膜的转变尚未被理解。在这项研究中，形状的流体膜补丁具有恒定的自发曲率和封闭过渡到一个囊泡的研究使用理论和无网格膜模拟。据证实，（Meta）稳定和瞬态膜是很好的近似球冠。膜高斯模量可以从膜补丁的杯形以及从转移概率来估计，尽管后一种估计给出了略小的负值。此外，膜的自组装动力学，其中较小的囊泡形成在较高的自发曲率，较高的边缘线张力，和较低的密度。
2019-08-14 cond-mat.soft physics.bio-ph
Surface patterning of carbon nanotubes can enhance their penetration through a phospholipid bilayer
纳米管图案化可以在生物分子自发自组装到单壁碳纳米管（SWNT）表面上时自然发生。它导致周期性交替带的表面特性，从相对亲水性到疏水性，沿轴的纳米管。单链平均场（SCMF）理论已被用于估计系统的自由能，其中表面图案化的纳米管穿透磷脂双层。与具有均匀表面性质的未图案化的纳米管相比，已经鉴定出某些图案化的纳米管在纳米管穿过双层时显示出相对低且近似恒定的系统自由能（10 kT）。这些观察结果支持了这样的假设，即生物分子在单壁碳纳米管表面的自发自组装可以促进碳纳米管通过细胞膜的转导。
2012-02-10 cond-mat.soft physics.bio-ph
Unraveling Modular Microswimmers: From Self-Assembly to Ion-Exchange Driven Motors
主动系统包含自推进粒子，并且可以自发地自组织成图案，使它们成为智能软材料自组装的有吸引力的候选者。我们目前对这些材料的理解的一个关键限制在于驱动其组件向前的微观机制的复杂性。在这里，通过结合实验，分析理论和模拟，我们探索这样的机制，一类主动系统，模块化的microswimmer，它自组装从胶体和离子交换树脂带电基板。我们的研究结果揭示了自组装过程和离子交换驱动电机的工作机制的模块化microswimmer，这是迄今为止的幻想，甚至定性。我们应用这些电机来表明，模块化的微型游泳者可以绕过复杂环境中的角落，并向上移动。我们的工作关闭了一个中央的知识差距模块化microswimmer，并提供了一个简便的路线，从离子交换过程中提取机械能。
2018-12-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-assembly of biomolecular condensates with shared components
当蛋白质和核酸自发地分层以在拥挤的细胞内环境中形成液滴时，生物分子凝聚体自组装。这种简单的机制是活细胞中各种无膜区室形成的基础。为了理解具有不同组成的多个凝聚体如何在这样的非均质系统中自组装，我们研究了一个极小模型，在这个模型中，我们可以“编程”数百个物种之间的成对相互作用。我们表明，可以可靠地组装的不同的冷凝物的数量超线性增长的混合物中的物种的数量时，冷凝物被允许共享组件。此外，我们表明，我们可以预测的最大数量的不同的冷凝物的混合物，而不知道的细节的成对相互作用。冷凝物生长的模拟证实了这些预测，并表明，可实现的冷凝物介导的空间组织的复杂性的物理规则广泛适用于生物分子混合物。
2021-02-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Equilibrium mechanisms of self-limiting assembly
本综述探讨了自限制组装的平衡机制，通过统计力学框架解析相同亚基如何通过非共价作用选择有限尺寸，并分类介绍了自闭合与开放边界两大组装系统及其物理机制与局限性。
2021-03-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Shape deformation of lipid membranes by banana-shaped protein rods: Comparison with isotropic inclusions and membrane rupture
利用隐式溶剂无网格膜模拟研究了弯曲蛋白质棒在流体膜上的组装。随着杆曲率增加，膜管上的杆首先沿着方位角方向组装，随后沿着纵向方向组装。在这里，我们表明，这两个过渡曲率随杆刚度的增加而减小。为了比较，曲率诱导各向同性夹杂物也进行了模拟。当各向同性夹杂物具有与其他膜区域相同的抗弯刚度时，即使夹杂物的自发曲率较大，夹杂物也均匀地分布在膜管和囊泡上。然而，各向同性夹杂物具有更大的弯曲刚度诱导形状变形，并集中在一个优选的曲率区域。对于高杆密度、高杆刚度和/或膜边缘的低线张力，杆组件诱导囊泡破裂，导致高属囊泡的形成。曲率的逐渐变化抑制了这种破裂。因此，与边缘张力相比，由杆组件引起的大应力是决定断裂的关键因素。对于杆曲率与相反的标志的囊泡曲率，膜破裂诱导反转的膜，导致分裂成多个囊泡，以及形成高属囊泡。
2016-04-28 cond-mat.soft physics.bio-ph
Free energy, rates, and mechanism of transmembrane dimerization in lipid bilayers from dynamically unbiased molecular dynamics simulations
本文提出一种仅依赖短时动态无偏轨迹片段、无需集体变量或偏置力的新算法，可在同一组模拟中同时获得跨膜二聚化的自由能曲线、速率和机制，并在 Martini 力场下验证了其有效性。
2024-08-02 cond-mat.soft physics.chem-ph q-bio.BM
Non-equilibrium raft-like membrane domains under continuous recycling
我们提出了一个模型的自发膜域（筏）组件，包括在活细胞中无处不在的膜回收的效果的动力学。我们发现，域有一个广泛的幂律分布的平均半径，规模与1/4权力的域寿命时，在域边缘的线张力是大的。对于生物学上合理的再循环和扩散速率，平均域半径在数十nm范围内，与观察结果一致。这代表了细胞中信号（涉及筏）和交通（回收）之间的一种可能联系。最后，我们提出的证据表明，平均筏的大小可能是相同的所有无标度回收计划。
2005-03-30 cond-mat.soft q-bio.SC
Random, blocky and alternating ordering in supramolecular polymers of chemically bidisperse monomers
作为理解分子或化学多分散性在自组装中的作用的第一步，我们提出了一个粗粒度的模型，该模型描述了在含有两个自组装物种的溶液中自发形成的准线性聚合物。我们的理论框架是基于一个两个组件的自组装伊辛模型，其中的双分散性参数化的结合自由能的强度，取决于参与配对相互作用的单体物种。取决于所涉及的结合自由能的相对值，形成包括两种组分的组装体的不同形态，表现出顺磁性、铁磁性或反铁磁性类顺序，即，组件中两种组分的随机、块状或交替排序。分析模型的情况下，铁磁有序，这是最实际的兴趣，我们发现，从最小的组装条件的过渡到那些特征在于强聚合可以描述的临界浓度，取决于两个物种的浓度比。有趣的是，组装体中单体的分布与原始分布不同，即，加入系统的两种组分的浓度比。具有较小结合自由能的单体在短组装体中更丰富，并且具有较大结合亲和力的单体在长组装体中更丰富。在某些条件下，两种组分聚集成单独的超分子聚合物物种，并且在该意义上相分离。我们发现强烈的偏离预期的增长规律的超分子聚合物，即使是适度的第二个组件，只要它是化学上足够不同的主要。
2012-03-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Random, blocky and alternating ordering in supramolecular polymers of chemically bidisperse monomers
作为理解分子或化学多分散性在自组装中的作用的第一步，我们提出了一个粗粒度的模型，该模型描述了在含有两个自组装物种的溶液中自发形成的准线性聚合物。我们的理论框架是基于一个两个组件的自组装伊辛模型，其中的双分散性参数化的结合自由能的强度，取决于参与配对相互作用的单体物种。取决于所涉及的结合自由能的相对值，形成包括两种组分的组装体的不同形态，表现出顺磁性、铁磁性或反铁磁性类顺序，即，组件中两种组分的随机、块状或交替排序。分析模型的情况下，铁磁有序，这是最实际的兴趣，我们发现，从最小的组装条件的过渡到那些特征在于强聚合可以描述的临界浓度，取决于两个物种的浓度比。有趣的是，组装体中单体的分布与原始分布不同，即，加入系统的两种组分的浓度比。具有较小结合自由能的单体在短组装体中更丰富，并且具有较大结合亲和力的单体在长组装体中更丰富。在某些条件下，两种组分聚集成单独的超分子聚合物物种，并且在该意义上相分离。我们发现强烈的偏离预期的增长规律的超分子聚合物，即使是适度的第二个组件，只要它是化学上足够不同的主要。
2012-04-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
