Hierarchical microphase separation in non-conserved active mixtures
具有反应的非平衡相分离系统可以以两种不同的方式打破时间反演对称性（TRS）。首先，动力学的保守和非保守部分可以由不相容的自由能控制;当两个部分都存在时，这是领先阶TRS违反，以其最简单的形式被“AB模型”捕获。第二，扩散动力学本身可以打破TRS。这只发生在梯度展开的高阶（但这是没有反应存在的主要行为），并被“主动模型B+”（AMB+）捕获。这两种机制中的每一种都可以通过完全不同的途径导致微相分离。在这里，我们介绍模型AB+，这两种机制是同时存在的，并表明，对于缓慢的反应速率的系统可以经历一种新的类型的分层微相分离，从而连续相的流体1包含大液滴的流体2内的小液滴的流体1连续创建，然后吸收到周围的流体-1相。在这种“气泡微相分离”的状态下，小尺度的1合2液滴由保守的扩散动力学产生，而较大尺度的2合1结构由非保守反应控制。
2021-05-28 cond-mat.soft
Assembly of nothing: Equilibrium fluids with designed structured porosity
受控的微观至中尺度孔隙度是常见的材料设计目标，其可能的应用范围从分子气体吸附到颗粒尺寸选择性渗透性或溶解性。在这里，我们使用统计力学的逆方法来设计一个各向同性的对相互作用，在没有外部场的情况下，组装成一个不均匀的{ \em流体}矩阵的颗粒周围的预定大小的孔有序的晶格形态。可以通过改变温度或颗粒浓度来调节孔径。此外，调制密度揭示了一系列丰富的微相分离的形态，包括孔或颗粒为基础的晶格，孔或颗粒为基础的列，和双连续或层状结构。探讨了孔隙组装对设计相互作用势形式的敏感性。
2016-03-10 cond-mat.soft
Chemical reaction motifs driving non-equilibrium behaviors in phase separating materials
本文分析了耦合化学反应网络(CRN)与相分离材料的平均场理论，揭示了产生负反馈的CRN模体可促进微相分离，并定义了实现非平衡行为的简单设计规则，为自调节材料设计提供指导。
2022-12-02 cond-mat.soft nlin.PS
Phase behavior and far-from-equilibrium gelation of charged attractive colloids
在这个快速通信中，我们证明了增强吉布斯系综蒙特卡罗方法的适用性，用于确定模型胶体系统的相行为与短程耗尽吸引力和长程排斥。该技术允许定量确定这种系统中的相边界和基态。我们表明，凝胶化可能发生在这种类型的系统作为逮捕的微相分离的结果，即使当系统的平衡态的特点是由紧凑的微相结构。
2007-05-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Microphase separation in active filament systems is maintained by cyclic dynamics of cluster size and order
在活性物质中极性群集的开始是不连续的，类似于气-液相变，除了稳态表现出微相分离成极性簇。虽然在理论模型和实验中已经观察到这些特征，但对团簇水平上的介观过程知之甚少。在这里，我们表明，极性秩序的出现和维护是由集群的组装和拆卸动力学之间的相互作用，具有不同的大小和程度的极性秩序。使用基于代理的模拟推进丝在一个参数制度相关的肌动球蛋白运动性测定，我们监测集群统计和集群之间的运输过程的长丝的时间演变。我们发现，在一个广泛的参数范围内，秩序的出现是由成核和极性集群的增长，其中的成核阈值不仅取决于集群的大小，但也对它的极距。增长涉及集群的自我复制，极序建立集群的增长和破碎。维持微相分离，极性有序状态的结果从集群的大小和顺序的循环动力学，由集群成核，凝聚，分裂和蒸发之间的相互作用的单丝驱动。这些发现证实了集群动力学模型，包括这些基本的集群级过程。它一致地再现了集群统计以及从无序到有序集群的循环周转。这种循环动力学过程可以代表活性物质系统中维持秩序的一般机制。
2020-08-03 cond-mat.soft physics.bio-ph
Lamellar order, microphase structures and glassy phase in a field theoretic model for charged colloids
在本文中，我们提出了一个详细的分析研究的相图和结构特性的场论模型的短程吸引力和竞争的远程屏蔽排斥。我们对以前在M. Tarzia和A. Coniglio，Phys. Rev. Lett. 96，075702（2006）中所述。该模型包含了高分子溶液中带电胶体间有效相互作用势的基本特征。我们采用自洽的Hartree近似和副本的方法，我们表明，不同的参数的排斥势和温度产生相共存，层状和玻璃相。我们的研究结果表明，在带电胶体中观察到的簇相可能是潜在的平衡层状相的签名，隐藏在实验时间尺度上，并强调微相结构的形成可能在胶体凝胶化过程中发挥突出的作用。
2007-01-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Monte Carlo Study of the Axial Next-Nearest-Neighbor Ising Model
众所周知，由于调制相的扩展亚稳性，微相形成物质和模型的平衡相行为很难获得。我们开发了一种基于热力学积分的模拟方法，避免了这个问题，并与我们获得的典型的三维轴向次近邻伊辛模型的相图。平衡魔鬼的楼梯，磁化强度和磁化率。临界指数证实了超过Lifshitz点的无序调制相变的XY性质。结果确定用于分析这个基本的微相形成模型的各种近似方案的局限性。
2010-05-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-assembly of orthorhombic Fddd network in simple one-component liquids
三周期连续形态所产生的结果，在嵌段共聚物熔体中的微相分离迄今为止从未被观察到的自组装在系统中的颗粒与球对称的相互作用。我们报告了一个分子动力学模拟的两个简单的单组分的液体，自组装冷却到平衡正交连续网络形态与Fddd空间群对称再现的结构中观察到的嵌段共聚物。组成分子的几何形状与三重周期网络的形成无关的发现表明了这类相变的一般性质。
2019-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Thermofluidic non-equilibrium assembly of reconfigurable functional structures
本文提出一种由激光加热驱动的胶体粒子非平衡组装方法，可快速形成有序三维结构并实现光子阻带可调，为可重构功能材料提供新途径。
2024-12-14 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
Quasi-Equilibrium Self-Assembly of Small RNA Viruses
我们提出了一个描述的准平衡自组装的小，单链（SS）RNA病毒的衣壳蛋白（CP）具有灵活的，带正电荷的，无序的尾巴，与带负电荷的RNA基因组分子。我们描述了这样的病毒的装配作为两个耦合的相变之间的相互作用一样的事件：由CP的蛋白质壳（衣壳）的形成和一个大的SS病毒RNA分子的缩合。CP之间的静电排斥与吸引性疏水相互作用和尾基介导的中和RNA片段之间的吸引性相互作用竞争。一个装配图是根据CP之间和CP与RNA分子之间的吸引力相互作用的强度推导出来的。它是比较与最近的研究结果的病毒组装。我们证明了传统的自组装理论，它描述了组装的\textit{empty}衣壳，是在一般情况下不适用于自组装的RNA-包埋病毒粒子。
2016-03-09 cond-mat.soft
Theory of mechanical unfolding of homopolymer globule: all-or-none transition in force-clamp mode vs phase coexistence in position-clamp mode
本文从理论上研究了由柔性均聚物长链在贫溶剂中坍缩形成的小球在拉伸力f（力钳模式）或拉伸变形D（位置钳模式）作用下的平衡机械展开。我们的分析，像所有以前的分析这个问题，表明小球的行为在两种模式的扩展本质上是不同的。在力钳模式中，随着施加的力的增加，发生机械展开的小球没有分子内微相分离，并在一定的阈值的拉力的小球展开作为一个整体（“全或无”过渡）。阈值力的值和链端之间的距离的相应跳跃随着溶剂质量的劣化和/或聚合度的增加而增加。在位置钳模式下，通过球状和扩展微相的分子内微相共存发生球状展开，然后发生突然的解开过渡。在微相分离制度的反作用力表现出一个“异常”的减少与增加扩展。力-夹模式和位置-夹模式的变形曲线比较表明，在弱和强拉伸下，两种模式的曲线重合，在中间拉伸范围内观察到差异。另一种展开的情况是典型的短球：在这两种模式的扩展，他们不断展开，没有跳跃或分子内的微相共存，通过一系列均匀拉长的配置。
2012-07-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Non-equilibrium phase separation with reactions: A canonical model and its behaviour
经历相分离和化学反应（在此定义为改变粒子类型或数量的所有过程）的材料形成一类重要的非平衡系统。例子包括从具有生死动力学的自推进细菌的悬浮液到细胞内的生物分子凝聚物或“无膜细胞器”。与它们的被动对应物相比，这样的系统具有保守和非保守的动力学，这些动力学通常不是来自共享的自由能。这种不匹配打破了时间反演对称性，并导致了在平衡状态或接近平衡状态时不存在的新型动力学竞争。我们构建了一个典型的标量场理论来描述这样的系统，保守和非保守动力学分别服从模型B和模型A（在Hohenberg-Halperin分类），选择，使两个自由能是不相容的。所得到的极小模型示出捕捉各种现象先前报道的更复杂的模型具有相同的物理成分，包括微相分离，极限环和液滴分裂。我们发现一个低维子空间的时间反演对称性意外恢复的参数，并表明，在这里的动态的序参量字段（但不是其守恒电流）是完全相同的平衡系统中，微相分离是由远程吸引力的相互作用。
2020-09-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Assembly of hard spheres in a cylinder: a computational and experimental study
硬球是我们理解自然和合成系统的重要基准。在这项工作中，胶体实验和蒙特卡罗模拟检查的平衡和不平衡组装直径$σ$的硬球直径$σ\leq D\leq 2.82σ$内的圆柱体。虽然在这样一个系统中相变形式上不存在，显着的结构交叉观察。在模拟中，我们发现，由此产生的压力直径结构图呼应的denandrificial包装序列在无限大的压力在这个范围内的$D$。我们还观察到非平衡自组装依赖于压缩率。慢速压缩近似平衡结果，而快速压缩可以跳过中间结构。没有连续的线滑移存在的交叉被发现是动态不利的，这是这种差异的来源。在高Péclet数的胶体沉降实验的结果被发现是一致的快速压缩的结果，只要使用适当的边界条件。压缩和沉降结果之间的相似性表明，组装途径在这里不敏感地依赖于平衡动力学的性质。
2016-10-26 cond-mat.soft
Design principles for non-equilibrium self-assembly
我们考虑一类重要的自组装问题，并使用随机热力学的形式主义，我们得出了一套设计原则，越来越多的控制组件远离平衡。设计原则约束了在非平衡条件下可以获得的一组结构。我们的中心结果提供了直观的平衡自组装景观如何修改有限的非平衡驱动下。
2016-06-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Targeted Assembly and Synchronization of Self-Spinning Microgears
自组装是将组件自主组织成模式或结构：生物学的基本成分和复杂组织的理想途径。在平衡状态下，结构通过特定的相互作用进行编码，对系统的熵代价是不利的。另一种被《自然》广泛使用的方法是使用能量输入来绕过熵瓶颈，并开发出在平衡状态下不可能实现的功能。在胶体科学的最新进展中，可以局部注入能量的耗散性构建块是可用的，但尚未用于控制自组装。在这里，我们展示了强大的形成自供电转子和动态超结构的活性粒子和利用非平衡电泳现象，以定制的相互作用和直接自组装。我们使用一种消耗燃料的光敏组件，赤铁矿，来设计趋光性微游泳者，它们可以形成自旋转的微齿轮，遵循时空光模式。这些齿轮通过它们的化学云耦合在一起，构成了同步超结构的基本砖块，这些同步超结构自主地调节它们的动力学。结果定量合理化的基础上的一个随机描述的diffusio-phoretic振荡器动态耦合的化学梯度，形成定向相互作用。我们的研究结果表明，非平衡现象可以利用形状的相互作用和程序的层次结构。它为动态结构和同步微机械的自组装奠定了基础。
2018-10-02 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
Odd pathways speed up self-assembly
University of Cambridge（剑桥大学）
研究通过非互易相互作用加速自组装，同时保持平衡分布，发现其通过改变基本过程提升反应速率，但存在动能加速与能耗之间的权衡。
2026-04-24 cond-mat.soft
Dynamic assembly of active colloids: theory and simulation
由于消耗能量来驱动它们的运动，活性胶体系统本质上是不平衡的。在过去的十年中，在活性胶体系统中观察到了各种有趣的动力学模式，它们为研究非平衡物理提供了一个新的平台，其中计算机模拟和分析理论发挥了重要作用。在这里，我们回顾了最近的进展，了解动态组装的活性胶体通过使用数值和分析工具。本文综述了近十年来运动诱导相分离的研究进展，讨论了形状各向异性和流体动力学对活性胶体动态组装的影响。
2020-04-15 cond-mat.soft
Cluster formation via sonic depletion forces in levitated granular matter
小团簇的性质可以与相同成分的体相显著不同。在平衡状态下，团簇组装最近已经被探索，而在平衡状态下，团簇的物理原理仍然难以捉摸。这些原理是从分子组装到颗粒物质形成行星的现象的基础。在这里，我们引入声悬浮作为一个平台，实验探测非平衡小结构的形成在一个受控的环境。我们专注于团簇形成的极小模型：二维中的六和七毫米尺度的粒子。实验和建模表明，与热胶体相反，在非平衡颗粒系综中，活性波动的大小不仅控制着组装速率，而且控制着组装路径和基态统计。这些结果为非侵入性地操纵宏观粒子、调整它们的相互作用和指导它们的组装开辟了新的可能性。
2018-08-11 cond-mat.soft
Equilibrium adsorption and self-assembly of patchy colloids in microchannels
提出了一个新的理论来描述微通道中片状胶体的平衡吸附和自组装。吸附理论是在经典的密度泛函理论中发展起来的，吸附相和流体相采用热力学微扰理论建模。在这项工作中，我们提出，在胶体上引入补丁大大增强了温度依赖性和可逆的吸附的胶体在微通道。它示出了如何散装流体密度，补丁大小，温度和通道直径可以被操纵，以实现吸附和自组装的斑块状胶体在微通道。
2016-07-20 cond-mat.soft physics.chem-ph
Self-assembly of multicomponent structures in and out of equilibrium
相变和自组装的理论经常援引“准平衡”的概念，在这种状态下，积木的非平衡关联仍然会产生一种结构，其性质完全由潜在的自由能景观决定。在这里，我们研究了一个典型的多组分自组装的例子，一个一维的纤维生长从红色和蓝色块。如果平衡结构具有不同于随机混合特征的成分相关性，那么它就不可能在任何有限的增长率下毫无误差地产生：不存在准平衡状态。然而，通过利用动态缩放，在相空间中的一点处的平衡特征的结构可以被生成，没有误差，任意远离平衡。因此，我们的研究结果提出了一个“非微扰”的多组分自组装策略，其中的目标结构是，通过设计，而不是平衡的。
2012-04-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active assembly and non-reciprocal dynamics of elastic membranes
The Martin Fisher School of Physics, Brandeis University（布兰迪斯大学马丁·费舍尔物理学院）；Department of Physics, University of California at Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校物理系）；School of Physics, Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院物理学院）；Kavli Institute of Theoretical Physics（卡弗里理论物理研究所）；Leinweber Institute for Theoretical Physics, University of Chicago（芝加哥大学莱因韦伯理论物理研究所）；James Frank Institute, University of Chicago（芝加哥大学詹姆斯·弗兰克研究所）
研究活性非热纤维在活性流体中的自组装，产生弹性膜网络，形成多尺度结构和动态过程，展示非 reciprocity 耦合诱导的全局极限环。
2025-09-04 cond-mat.soft
From Phase to Micro-Phase Separation in Flocking Models: The Essential Role of Non-Equilibrium Fluctuations
我们表明，在Vicsek模型中的群集过渡最好理解为液体-气体过渡，而不是一个有序-无序。然而，在Z2旋转对称的植绒模型中观察到的全相分离被导致近晶排列的有序带的微相分离所取代。值得注意的是，连续确定性的描述不占这种差异，这是只恢复在波动的流体动力学水平。标量和矢量的序参量确实产生不同类型的数量波动，我们证明是必不可少的，在选择的非齐次模式。这突出了一个意想不到的作用波动的选择羊群的形状。
2015-04-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Multistep kinetic self-assembly of DNA-coated colloids
自组装通常被描述为一个最初的无序系统向平衡有序相弛豫的过程，该过程仅由其结构单元之间的局部相互作用驱动。但这个定义限制性太强。大自然本身提供了无定形但功能性的材料的例子，这些材料在动力学上阻止了通向基态的途径。动力学自组装本质上比其平衡对应物更灵活和可靠，允许通过调节导致动力学停滞的相互作用和热力学途径来控制最终相的形态。在这里，我们提出的策略，直接凝胶化的两种组分的胶体混合物，依次激活选择性的种间和种内的相互作用。我们调查的逮捕阶段的结构的形态变化，通过事件驱动的分子动力学（MD）模拟和实验使用DNA涂层的胶体（DNACCs）。我们的方法可以用来微调多组分纳米或微孔材料的形态，在混合光致发光，光子学和药物输送的可能应用。
2013-02-22 cond-mat.soft
Spontaneous filament formation and network self-assembly via active phase separation
Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（尼尔斯·玻尔研究所，哥本哈根大学）
该研究提出活性模型H$^{-}$，通过活性相分离自发形成丝状网络，具有增强连接和停滞粗化特性，弯曲驱动自组装，宏观满足刘易斯定律。
2026-09-18 cond-mat.soft
Optimization of Non-Equilibrium Self-Assembly Protocols Using Markov State Models
自组装的承诺，使自下而上形成的材料与规定的架构和功能，推动了密集的努力，以揭示合理的设计原则，最大限度地提高产量的目标结构。然而，尽管有许多自组装的成功例子，但确保目标结构的动力学可及性在许多系统中仍然是一个未解决的问题。特别是，长寿命的动力学陷阱可能导致组装时间大大超过实验可达到的时间尺度。一种建议的解决方案是设计非平衡组装协议，其中系统参数随时间变化，以避免这种动力学陷阱。在这里，我们开发了一个框架，结合马尔可夫状态模型（MSM）分析与最优控制理论来计算一个时间依赖的协议，最大限度地提高产量的目标结构在有限的时间。我们提出了一种基于伴随的梯度下降法，结合MSM的系统作为其控制参数的函数，能够有效地优化组装协议。我们还描述了一种插值方法，以显着减少所需的模拟构建MSM的数量。我们证明了我们的方法上的两个例子，一个简单的半解析模型的胶体颗粒的聚合物的折叠，和一个更复杂的模型衣壳组装。我们的研究结果表明，优化时间相关的协议可以实现显着改善所选结构的产量，包括平衡自由能最小值，长寿命的亚稳态结构，和瞬态。
2022-10-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dynamic self-assembly of charged colloidal strings and walls in simple fluid flows
胶体粒子在流体流动中可以自组装成各种有序结构，在生物医学、材料合成和密码学等领域具有潜在的应用。这些动态过程也是探索非平衡条件下自组装一般原理的基本兴趣。在这里，我们报告了一个简单的微流体实验，带电胶体粒子自组装成流动对齐的一维字符串与规则的颗粒间距附近的固体边界。利用高速共聚焦显微镜，我们系统地研究了流速，静电和粒子多分散性对观察到的弦结构的影响。通过研究稳定的流动驱动的粒子对的详细动力学，我们定量表征粒子间的相互作用。在此基础上，我们构建了一个简单的模型来解释这一有趣的非平衡自组装过程。我们的研究表明，胶体弦产生于吸引力之间的流体动力学耦合和排斥粒子之间的静电相互作用的微妙平衡。最后，我们证明，与横向电场的协助下，一个类似的机制也导致了二维胶体壁的形成。
2017-01-29 cond-mat.soft
Phase diagram and aggregation dynamics of a monolayer of paramagnetic colloids
我们建立了一个可调的胶体系统和相应的模拟模型，用于研究长程磁相互作用影响下粒子聚集的相行为。单层顺磁性粒子受到具有静态垂直分量和快速旋转面内分量的空间均匀磁场的作用。相互作用的符号和强度随旋转磁场的倾斜角$θ$而变化。对于一个纯粹的面内场，$θ=90^{\circ}$，相互作用是有吸引力的，实验结果符合平衡和平衡预测的基础上的两体相互作用模型。对于倾斜角$50^{\circ}\lesssim θ\lesssim 55^{\circ}$，两体相互作用给出了短程吸引和长程排斥（SALR）相互作用，这预示着平衡微相的形成。然而，在实验中，观察到不同类型的组装。在模型中包含三体（和高阶）项并不能解决这种差异。因此，我们通过测量随时间变化的团簇尺寸分布来进一步表征异常行为。
2017-04-07 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
Non-equilibrium structure and relaxation in active microemulsions
本文提出可解析的活性微乳液模型，研究活性对微相分离结构与弛豫动力学的影响，发现弛豫呈现两个不同区域，并将其归因于两亲分子间歇性活性导致的细致平衡破缺。
2025-06-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Non-equilibrium thermodynamics in driven macroscopic self-assembly
University of Bristol（布里斯托大学）；Brown University（布朗大学）
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
A classical nucleation theory description of active colloid assembly
非对齐的自推进粒子与纯粹排斥排斥体积相互作用进行非热动力诱导相分离成一个稀气体和一个密集的集群相。在这里，我们使用增强的采样计算方法和分析理论来研究密相形成的动力学。尽管本质上的非平衡性质的相变，我们表明，动力学可以使用类似于平衡经典成核理论的方法来描述，由一个有效的自由能团簇形成与可识别的体积和表面条款。该理论捕获的位置的双结点，成核率作为过饱和度的函数，和集群的大小分布低于双结点，而在亚稳区的差异揭示了额外的物理活性晶体形成的早期阶段。这一理论的成功表明，可以直接从活性系统的微观动力学出发，得到一个类似于平衡态热力学的框架，并可以用来描述向非平衡稳态演化的动力学。
2016-08-17 cond-mat.soft
Self-assembly of Active Colloidal Molecules with Dynamic Function
具有催化活性的胶体保持非平衡状态，在这种状态下，它们产生和消耗化学品，因此有效地充当分子的源和汇。虽然被对称涂覆的单个胶体不表现出任何形式的动力学活性，但由其化学活性产生的浓度场以$1/r$形式衰减，并根据其表面化学和环境变量产生吸引或排斥其他胶体的梯度。这导致在非平衡离子系统的类似物，但与显着的新功能的作用-反应对称性破缺。我们研究这种化学活性胶体在稀释条件下的溶液，当它们通过广义离子键结合形成分子时，并讨论我们如何实现具有时间依赖性功能的结构。特别是，我们研究了一种分子，采用自发振荡模式的构象，另一种表现出类似于细菌的运行和翻滚动力学。我们的研究表明，催化活性胶体可用于设计自组装结构，这些自组装结构具有由其规定的3D结构决定的动态功能，这是一种遵循蛋白质设计原理的策略。
2015-02-25 cond-mat.soft
Non-equilibrium steady structures of confined liquid crystals driven by a dynamic boundary
源于动态自组装的稳态结构在新一代材料中已开始显示出其优势，并对平衡自组装提出了挑战。鉴于禁闭在自组装中的重要作用，本文提出了一种新的禁闭方式，这种禁闭方式可以导致动态稳定的结构，这为传统的禁闭方式打开了一扇新的窗口。在我们的模型中，我们考虑的自组装椭球在二维圆形限制通过边界执行周期性伸缩振荡。Langevin动力学模拟揭示了在适当的边界运动下，非平衡稳定结构的实现，这是一种具有稳定拓扑缺陷的新型近晶结构。与静态边界的约束不同，靠近边界的椭球具有取决于边界运动的可变取向。随着界面振荡幅度和频率的变化，伴随着对称性的变化和缺陷数的变化，出现有序-有序结构的转变。根据结构重组和能量调整是否发生，可以区分慢动态和快动态。由系统做功引起的封闭椭球体的集体运动是决定自组装结构和动力学的关键因素。我们的结果不仅获得了新颖的圆形受限液晶织构，而且启发我们重新思考生物体内的自组装。
2019-03-15 cond-mat.soft physics.comp-ph
Assembly and disorder dissipation in superparamagnetic nanoparticle chains in a rotating magnetic field
我们研究了超顺磁性氧化铁纳米颗粒（SPION）链在旋转磁场中的形成，结合两个充分探索的链形成系统：较大的微米级珠在旋转磁场中，和SPION在静态场。这个简单的组合很有趣，因为它的特点是在远离平衡和有限温度下发生的自组装，更好地探索的系统分别构成其零温度和近平衡极限。适用于这两个极限中的任何一个的理论都可以定性地预测链长分布，除了我们实验中的链较短之外，我们将其归因于同时存在的热波动和流体剪切力，它们协同工作以将链分开。我们最引人注目的结果是，SPION链中的无序在几十分钟的时间尺度内逐渐消散，比特征链组装时间慢两个数量级。提高粒子浓度和溶液离子强度可以加快无序耗散，这两个因素都提高了链组装的速度。这强烈地表明，链顺序随时间的改善不是由于热波动，而是由于自组装过程所赋予的能量，该过程不断地导致链生长和断裂，即使在获得稳态分布时也是如此。更一般地说，我们的研究结果表明，自组装远离平衡，有时可能会导致更好的有序组件比在接近平衡的条件下。
2020-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Comparing open and closed molecular self-assembly
本文从理论上研究了开放体系中分子的自组装，该体系由单体供给，耗尽部分或完全的团簇。这种情况可能发生在例如病毒自组装的背景下。我们提供了一个平均场尺寸分布的一般公式，该公式在封闭系统的平衡态和开放系统的定态下都有效。这使我们能够以一种简单的方式探索自组装的非平衡特性，并将其与平衡特性进行比较。特别是，我们确定了一个区域的参数空间，在外部通量的存在下的平衡尺寸分布等于在没有外部通量的情况下的平衡尺寸分布，直到一个恒定的重整化因子。这个结果的有效性范围及其后果进行了讨论。
2014-02-17 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Self-assembly of the gyroid cubic mesophase: lattice-Boltzmann simulations
我们提出了第一次使用玻尔兹曼传输方法的螺旋立方中间相的自组装动力学模拟。该模型不包含宏观参数，三维流体力学是从微观守恒定律中突现出来的。自组装产生于局部粒子间的相互作用，在一个初始均匀的，相分离的二元流体与分散的两亲物。该混合物在离散时间内根据晶格上的一组耦合Boltzmann-BGK方程的动力学演化。我们在自组装过程中观察到一个短暂的微乳液相，结构功能峰和直接空间成像明确地确定在以后的时间螺旋体。对于较大的晶格，高度有序的子域被晶界分开。向有序的平衡结构的弛豫是非常缓慢的扩散和微乳液组装的瞬态相比，结构功能振荡的时间，由于结合的马兰戈尼效应和长时间尺度的缺陷动力学。
2004-02-18 cond-mat.soft
The dynamics of filament assembly define cytoskeletal network morphology
肌动蛋白细胞骨架是真核细胞的关键组成部分，它可以在失去平衡的情况下自组装成各种生物学上至关重要的结构。虽然所涉及的分子机制已被很好地表征，但支配肌动蛋白丝空间排列的物理原理尚不清楚。在这里，我们建议，动态的肌动蛋白网络组装从生长细丝的结果从扩散，捆绑，和空间位阻之间的竞争，并负责观察到的形态的范围。因此，我们的模型和模拟预测的肌动蛋白聚合速率的函数的均匀和强烈捆绑网络之间的突然动态过渡。这表明，细胞可能会通过对非平衡动力学的微小修改来影响其内部结构的巨大变化。我们的结果与现有的实验数据是一致的。
2016-11-03 cond-mat.soft
Dynamic Surfactants Drive Anisotropic Colloidal Assembly
本研究针对动态表面活性剂包覆的球形胶体，通过模拟与理论证明其动态重组可驱动各向异性组装，揭示微观约束对相结构的调控作用，为非平衡组装设计提供新思路。
2024-05-14 cond-mat.soft
Self-assembly and non-equilibrium phase coexistence in a binary granular mixture
Universit\'e Paris-Saclay, CNRS, Laboratoire de Physique des Solides, 91405 Orsay, France
研究通过实验和模拟揭示了二元颗粒混合物在振动下的自组装及非平衡相共存现象，展示了其与平衡相变的相似性及非平衡效应。
2024-10-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Active phase separation: new phenomenology from non-equilibrium physics
本综述探讨活性系统中非平衡动力学导致的相分离新现象，揭示多界面张力（含负值）及反向奥斯特瓦尔德熟化等机制，并通过连续场论框架统一理解这些活性相分离的独特行为。
2025-07-10 cond-mat.soft
Continuous-time multifarious systems -- Part I: equilibrium multifarious self-assembly
本文用连续时间 Gillespie 模拟研究平衡多元自组装，发现可靠组装区域小于离散时间 Monte Carlo 结果，并通过嵌合体形成不稳定性与状态边界分析解释差异。
2025-09-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
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
The equilibrium structure of self-assembled protein nano-cages
了解如何高度对称，强大的，单分散的蛋白质笼自组装可以在生物纳米技术的各个领域，如药物输送，生物医学成像和基因治疗的主要应用。我们建立了一个模型来研究蛋白质亚基组装成具有不同大小和对称性的结构。利用蒙特卡罗模拟，我们得到了全局最小能量结构。我们的研究结果表明，包括外壳蛋白的自发曲率，灵活性和弯曲刚度的积木的物理性质是足以预测的组装产品的大小和纳米笼的对称性和形状选择性可以解释，至少在部分热力学基础上。本文还讨论了在体外组装实验中观察到的纳米笼的多晶现象。
2018-09-07 cond-mat.soft physics.bio-ph
Degradation versus self-assembly of block copolymer micelles
嵌段共聚物自组装胶束的稳定性可以通过嵌段的降解而改变。缓慢降解使嵌段共聚物胶束的平衡尺寸分布发生变化，从而改变其性质。准平衡标度理论表明，胶束核心中疏水性嵌段的降解使胶束不稳定，减小了胶束的尺寸，而形成胶束冠状结构的亲水性嵌段的降解有利于更大的胶束，并且在一定条件下，可能诱导从单个链形成胶束。
2012-02-10 cond-mat.soft physics.chem-ph
Thermal stability and secondary aggregation of self-limiting, geometrically-frustrated assemblies: Chain assembly of incommensurate polybricks
本文研究一维非公度多砖块链式组装的热稳定性，揭示阻挫弹性与弱缺陷键竞争导致自限制链在低温高浓度下发生二次聚集，并确定稳定自限制窗口的条件。
2023-08-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Dynamic self-assembly of active particle systems controlled by light fields
本研究通过布朗动力学模拟，揭示光场可调控活性粒子系统形成有序结构并实现动态相变，为集体结构精确调控和微纳智能器件制造提供参考。
2025-09-24 cond-mat.soft
Dynamical phase transition in the growth of programmable polymorphic materials
本文预测了多组分多态材料生长中一种新的失效模式，即有序与无序组装轨迹的动力学共存，并指出该相变可能限制可编程自组装材料的复杂性。
2025-03-27 cond-mat.soft
Non-equilibrium self-assembly of a filament coupled to ATP/GTP hydrolysis
我们研究的随机动态的增长和收缩的单个肌动蛋白丝或微管考虑到插入，删除，和ATP/GTP水解的亚基。所得到的相图包含三个不同的相：快速生长相、中间相和结合相。我们分析了所有这些阶段，重点是结合阶段。我们还讨论了水解如何影响力-速度曲线。束缚相表现出动态不稳定的特征，我们用ATP/GTP帽消失所需的时间以及细丝达到零长度所需的时间来表征，即，(to第一次崩溃。我们得到所有这些量的精确表达式，我们使用蒙特卡罗模拟测试。
2008-09-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.SC
The Statistical Mechanics of Dynamic Pathways to Self-assembly
我们描述了一些重要的物理特性的“路径”，即动态过程，通过它发生分子，纳米级和微米级的自组装。我们强调这样一个事实，即存在的自组装途径的功能是共同的广泛的物理系统，即使这些系统可能是不同的，在其微观细节。我们总结了一些现有的自组装途径的理论描述，并强调领域-值得注意的是，描述发生“远离”平衡的自组装途径-这可能会变得越来越重要。
2014-10-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Suspensions of magnetic nanogels at zero field: equilibrium structural properties
磁性纳米凝胶由于其众多的潜在应用而代表了磁性软物质研究的前沿。在这里，使用Langevin动力学模拟，我们分析了磁性纳米凝胶的浓度和嵌入的磁性粒子的相互作用的自组装的磁性纳米凝胶在零场的影响。为此，我们计算了纳米凝胶和磁性颗粒的径向分布函数和结构因子。我们发现，与自由磁性纳米颗粒的悬浮液相比，如果颗粒间相互作用强度超过热波动约三倍，则已经观察到自组装，磁性纳米凝胶的自组装仅通过将这种比率增加到六以上来发生。这种磁性纳米凝胶自组装是通过来自不同纳米凝胶的磁性纳米颗粒之间有利的紧密接触来实现的。事实证明，对于高值的粒子间相互作用，对应于在孤立的纳米凝胶中形成内环，在它们的悬浮液中，可以通过涉及不同的纳米凝胶形成具有较低弹性惩罚的较大的磁性粒子簇。最后，我们表明，当这些纳米凝胶的自组装发生时，即使磁性纳米颗粒的体积分数很低，它也会对结构性能产生剧烈的影响。
2019-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
