Universal self-assembly of one-component three-dimensional dodecagonal quasicrystals
利用分子动力学模拟，我们研究了单组分三维十二次准晶在两尺度势场中的计算自组装。现有的三维准晶形成判据相当复杂，不便于粒子模拟。因此，为了在数值上定位准晶相，通常应该在很宽的系统参数范围内进行模拟。我们展示了如何普遍本地化的参数值，在十二方准晶秩序可能会出现一个给定的粒子系统。为了这个目的，我们使用最近提出的一个标准，用于预测十次准晶形成在一个组件的两个长度尺度系统。该判据基于从径向分布函数中提取的描述流体结构的两个无量纲有效参数。所提出的方法可以减少所花费的时间搜索有利于某些固体结构的参数为一个给定的系统。我们表明，该方法适用于十二方准晶，这一结果是验证了四个系统具有不同的电位：Dzugutov电位，振荡电位，模仿金属相互作用，排斥肩势描述有效的相互作用的核/壳模型的胶体和嵌入原子模型势的铝。我们的研究结果表明，十二方准晶的形成机制是普遍的金属和软物质系统，它是基于粒子间的竞争尺度。
2017-05-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Complete Structural Determination of Mesostructural Dodecagonal Quasicrystalline Particles
Tongji University（同济大学）；Tohoku University（东北大学）；ShanghaiTech University（上海科技大学）
研究人员通过电子断层扫描等技术完成自组装介结构十二次准晶颗粒的完整结构测定，揭示其结构与传统假设的四面体密堆积存在偏差，提出简化堆叠模型，为软物质准晶研究提供支撑。
2026-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Formation of dodecagonal quasicrystals in two-dimensional systems of patchy particles
用计算机模拟方法研究了具有5块和7块规则排列的二维斑片粒子的行为。对于较高的压力和较宽的斑块宽度，六边形晶体具有最低的焓，而在较低的压力和较窄的斑块，具有五个最近邻居的低密度晶体，以及基于正方形和三角形的（3^2，4，3，4）平铺的晶体的焓变低。有趣的是，在六方晶体变得稳定的参数空间附近的区域，从高温冷却时形成具有十二角对称性的准晶结构。这些准晶体可以被认为是正方形和三角形的镶嵌，并且可能是由与所有不同的可能的这种镶嵌相关联的大的构型熵所稳定的。潜在的实验实现这样的结构使用DNA多臂图案进行了讨论。
2011-11-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stability of diverse dodecagonal quasicrystals in T-shaped liquid crystalline molecules
本研究针对T形液晶分子的准晶自组装问题，提出三种含新型菱形-正方形-三角形图案的自相似十二次拼贴结构，结合SCFT分析其热力学稳定性与区分判据，为软材料准晶设计与发现提供指导。
2024-10-10 cond-mat.soft math-ph math.MP
Atomistic mechanisms of dynamics in a two-dimensional dodecagonal quasicrystal
本研究通过分子动力学模拟二维十二角准晶，发现其动力学呈现异质性、非阿伦尼乌斯弛豫及两阶段弛豫，且更接近金属玻璃形成液体而非晶体。
2025-05-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Stabilizing quasicrystals composed of patchy colloids by narrowing the patch width
我们利用蒙特卡罗模拟研究了具有8个或10个对称排列的片状胶体颗粒的行为。粒子之间的相互作用遵循一种各向同性的对势，这种对势只有一个典型的长度。补丁导致额外的吸引力是各向异性的，并取决于两个相邻粒子的相对取向。我们研究了组装结构中的准晶特别感兴趣。我们发现，补丁宽度是非常重要的：只有在窄补丁宽度的情况下，我们能够观察到亚稳的八边形和十边形准晶，而十二边形准晶也可以发生广泛的补丁。这些结果是重要的，以获得准晶体的相互作用与优选的结合角的理解的作用。我们的研究结果表明，在尖锐的结合角的情况下，因为它们发生在金属合金中，八角形和十边形对称性可能会观察到更经常比在系统中与不太尖锐的结合角，因为它是在软物质系统的情况下，十二边形准晶占主导地位。
2019-06-03 cond-mat.soft
Self-assembling two-dimensional quasicrystals in simple systems of monodisperse soft-core disks
在以前形成准晶的方法中，认为涉及颗粒尺寸、形状或相互作用势的多个竞争长度尺度是必要的。这是出乎意料的，准晶可以自组装的单分散，各向同性粒子通过一个简单的势相互作用，而无需多个长度尺度。在这里，我们报告了令人惊讶的发现，这种准晶体的自组装在二维系统的软核磁盘通过排斥相互作用。我们不仅发现了十二方准晶，而且还发现了八方准晶，这在软准晶中还没有发现。在这种意想不到的准晶的自组装中，粒子倾向于形成五边形，这是形成准晶有序的基本元素。我们的发现为形成准晶铺平了一条意想不到的简单途径，并对准晶的理论理解提出了新的挑战。
2017-03-26 cond-mat.soft
Tuning polymer architecture for quasicrystal self-assembly
Northumbria University（诺森比亚大学）；University of Turku（图尔库大学）；University of Auckland（奥克兰大学）；Loughborough University（拉夫堡大学）；University of Leeds（利兹大学）
通过计算模拟和理论研究，探讨了由中央聚合物通过刚性连接器连接到柔性聚合物冠的树状聚合物之间的超软相互作用，展示了通过核心和冠聚合物性质调节相互作用势长程竞争的能力，并通过参数选择证明了树状聚合物结构与宏观相态的关系，实现了准晶体稳定区域的控制。
2026-03-19 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
Solid-phase structures of the Dzugutov pair potential
在最近的一个简单单原子系统通过Dzugutov对势相互作用的计算机模拟中，已经报道了流体冻结成平衡十二方准晶[M。Dzugutov，Phys. Rev. Lett. 70，2924（1993）]。在这里，我们使用分子动力学模拟和热力学微扰理论相结合，进行了详细的分析的Dzugutov势系统的固相结构的相对稳定性。在低压下，发现最稳定的结构是bcc晶体，其在较高压力下让位于fcc晶体。虽然十二方准晶和σ相晶体与体心立方晶体竞争稳定性，但它们始终保持亚稳态。
2000-03-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Non-Close-Packed Three-Dimensional Quasicrystals
准晶是凝聚态物质中常见的。它们是从原子尺度到纳米尺度的平衡相的重要候选者。在这里，我们调查的计算自组装的四个准晶在一个单一的模型系统的全同粒子与可调各向同性对势相互作用。我们复制了一个已知的二十面体准晶，并报道了一个十面体准晶，一个十二面体准晶和一个八面体准晶。准晶具有低配位数或发生在介观密度变化的系统中。我们还报告了网络凝胶相。
2017-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Self-assembly of quasicrystals under cyclic shear
Laboratoire de Physique des Solides, Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学固体物理实验室）
研究通过循环剪切驱动二维十二面体准晶体自组装，发现剪切可使随机结构转变为有序准晶体状态，展示出非平衡相图与热平衡相似，且剪切稳定准晶体在零温平衡状态下不易出现，表明机械驱动可稳定准晶体秩序，类似热力学熵效应。
2026-03-27 cond-mat.soft
Dynamics of particle flips in two-dimensional quasicrystals
准晶的动力学比周期性固体的动力学更复杂，在实验中难以研究。本文利用Lennard-Jones-Gauss相互作用系统的分子动力学模拟研究了一个十方准晶和一个十二方准晶。我们观察到，短时间动力学是由随机粒子运动，所谓的相子翻转，这可以是单粒子跳跃或相关的环状多粒子移动为主。在长时间内，翻转机制在重新排序准晶中是有效的，并且可以产生扩散。扩散的温度依赖性由阿克里先乌斯定律描述。通过对动力学倾向性的分析，我们还研究了移动粒子的空间分布和相关性。
2010-10-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Generalized Dynamics for Second Kind of Soft-Matter Quasicrystals
第一类软物质准晶的广义动力学方程在以前的报告中已经推导和给出，我们现在介绍第二类软物质准晶的动力学方程。
2019-10-16 cond-mat.soft
Self-assembly of two-dimensional binary quasicrystals: A possible route to a DNA quasicrystal
我们使用蒙特卡罗模拟和自由能技术表明，五价和六价的二维片状粒子的二元溶液可以形成稳定的准晶体，即使在非常窄的补丁宽度，提供他们的补丁相互作用选择在一个适当的方式。这种片状颗粒可以被认为是DNA多臂“星形”基序的粗粒度表示，可以通过调整突出臂的DNA序列来选择它们彼此非常特异地结合。我们探讨了几种可能的设计策略，并得出结论，DNA星瓦，旨在相互作用，在一个特定的，但不过分约束的方式，可能会被用来构建软准晶体在实验中。我们验证了这样的星瓦可以形成稳定的十二边形图案使用oxDNA，一个现实的粗粒度的DNA模型。
2016-07-22 cond-mat.soft physics.chem-ph
Stability of Soft Quasicrystals in a Coupled-Mode Swift-Hohenberg Model for Three-Component Systems
在本文中，我们讨论了软准晶相在三组分系统的耦合模Swift-Hohenberg模型中的稳定性，其中特征长度尺度由正定梯度项控制。模型采用经典的双模近似方法和直接数值极小化方法。在后一种方法中，我们采用投影方法来处理潜在的准周期基态。提出了一种优化高维周期胞形状和尺寸的变胞方法，使自由能相对于序参量最小。基于发展的数值方法，我们重新发现了十次和十二次准晶相，并发现了不同的周期相和复杂的调制相。此外，通过比较不同候选结构的自由能，得到了不同相空间中的相图。这不仅说明了系统参数的重要作用，也说明了优化计算域的作用。特别是，计算单元的优化使我们能够以更高的保真度捕获基态和相位行为。我们还对我们的结果进行了一些讨论，并展示了将我们的数值方法应用于更大类的平均场自由能泛函的潜力。
2015-09-06 cond-mat.soft
Study on stability of the first kind of soft-matter quasicrystals
基于软物质准晶的广义自由能和热力学稳定性的变分原理，研究了第一类软物质准晶的稳定性。它们只依赖于材料常数，而且非常简单直观，材料常数可以通过实验测量。所得结果对研究物质的热力学性质具有重要意义。
2019-11-21 cond-mat.soft
Tuning the Stability of a Model Quasicrystal and its Approximants with a Periodic Substrate
本文通过分子动力学模拟和自由能计算，研究周期性衬底对二维模型准晶及其近似相稳定性的调控作用，发现弱衬底引发非公度-公度转变，强衬底增强十二边形准晶稳定性，证明衬底选择是设计复杂周期与准周期结构的有效策略。
2024-03-01 cond-mat.soft physics.comp-ph
Controlled self-assembly of periodic and aperiodic cluster crystals
已知软颗粒重叠并形成稳定的簇，其自组装成具有密度无关的晶格常数的周期性晶相。我们使用分子动力学模拟在两个维度上证明，通过一个明智的设计的各向同性对潜力，可以控制的集群的顺序，并产生各种相，包括十次和十二次准晶。我们的研究结果证实了分析预测的基础上的平均场近似，提供洞察准晶体在软大分子系统的稳定，并提出了一个实用的方法，其控制自组装在实验室实现使用合成的软物质粒子。
2014-01-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft nlin.PS
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
Disordered, Quasicrystalline and Crystalline Phases of Densely Packed Tetrahedra
Ulam将所有坚硬的凸形都定义为比球形更致密的堆积，球形的最大堆积分数为π = π/ \sqrt 18 ~ 0.7405。对于许多形状，简单的晶格填充很容易超过这个填充分数。对于正四面体，这个猜想直到最近才被证明是正确的;通过几何构造获得了有序排列，其中，π = 0.7786，随后在数值上压缩到π = 0.7820。在这里，我们展示了四面体的包装比这好得多，而且是以一种完全出乎意料的方式。遵循概念上不同的方法，使用热力学计算机模拟，使系统自然地向高密度态发展，我们观察到，硬四面体的流体经历了一阶相变的十二方准晶，它可以被压缩到一个包装分数为0.8324。通过压缩准晶体的晶体近似物，我们得到的最高填充分数是ε = 0.8503。如果准晶的形成被抑制，系统将保持无序，堵塞，并压缩到ε = 0.7858。堵塞和结晶之前都是由熵驱动的过渡，从一个简单的流体的独立四面体到复杂的流体，其特征在于四面体排列在密集的局部图案，形成一个在过渡的结晶网络。我们报告的准晶代表了第一个例子的准晶形成的硬或非球形颗粒。我们的研究结果表明，粒子形状和熵可以产生高度复杂的，有序的结构。
2010-12-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Phase diagram and melting scenarios of two-dimensional Hertzian spheres
我们提出了计算机模拟系统的纯排斥性软胶体粒子相互作用，通过赫兹势和约束到一个二维平面。该势描述了弱变形体的弹性相互作用，并且可以是定性描述软大分子（如球形胶束和星形聚合物）行为的可靠模型。我们发现了大量的有序相，包括十二方准晶，并分析了低密度三角形和正方形相的熔化情况。有趣的是，取决于相图上的位置，系统可以通过一级转变熔化，并且根据Berezinskiii-Kosterlitz-Thouless-Halperin-Nelson-Young（BKTHNY）方案（具有中间六角相的两个连续转变）熔化，并且还根据最近提出的具有一级六角-各向同性液体转变和连续固体-六角转变的两阶段熔化。我们还证明了三临界点的可能性的熔点。
2018-01-30 cond-mat.soft
Phase Diagram of Hard Tetrahedra
多面纳米粒子和胶体合成的进展激发了人们对多面体形状相行为的兴趣。正四面体吸引了特别的注意，因为它们更喜欢与周期性不相容的局部对称性。最近报道了正四面体的两个致密相。在三角双锥（二聚体）晶体中实现了密度已知的四面体堆积，堆积密度为4000/4671= 85.63%。在模拟中观察到了一个十二方准晶，它的近似体，具有周期性的平铺结构（3.4.3^2.4），可以被压缩到85.03%的填充率。在这里，我们表明，准晶近似是更稳定的比二聚体晶体的堆积密度低于84%，使用Monte Carlo计算机模拟和自由能计算。为了进行自由能的计算，我们使用的各向异性形状和热力学积分的弗伦克尔-拉德方法的变化。近似的增强的稳定性可以归因于网络子结构，其最大化颗粒可用的自由体积（以及因此的“摆动空间”），并促进颗粒的相关运动，这进一步有助于熵并导致填充密度低于65%的扩散。结构上不同的相位之间的固体-固体过渡的存在不相关的对称性破缺-近似和二聚体晶体-是不寻常的硬粒子系统。
2011-11-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Short-wavelength mesophases in the ground states of core-softened particles in two-dimensions
Universidade Federal de Santa Catarina（圣卡塔琳娜联邦大学）
本研究通过变分分析和分子动力学模拟，揭示了二维核心软颗粒体系中多种介相结构，包括短波长介相、准晶体相等，并探讨了竞争长度尺度对相变行为的影响。
2025-12-05 cond-mat.quant-gas cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
