Heirarchical and synergistic self-assembly in composites of model Wormlike micellar-polymers and nanoparticles results in nanostructures with diverse morphologies
使用蒙特卡罗模拟，我们调查的自组装的模型纳米粒子内的模型平衡聚合物的矩阵（或蠕虫状胶束矩阵）作为聚合物基体密度和聚合物和纳米粒子之间的排除体积参数的函数。在本文中，我们通过协同自组装的纳米粒子和平衡聚合物的体系结构中的形态转变。与聚合物模板法不同，在协同自组装中，系统的最终形态是纳米颗粒和聚合物之间相互作用的结果。我们报告的纳米粒子聚集体的形态从非分散的网络状结构的非分散的集群作为一个结果的变化，在纳米粒子和聚合物链之间的排除体积参数的转变。与纳米粒子自组装结构的变化平行，平衡聚合物的基质也显示出从分散状态到由聚合物链簇形成的分散网络状结构的转变。我们表明，所形成的纳米粒子簇的形状各向异性是由聚合物的密度导致棒状，片状或其他各向异性的纳米簇。通过改变纳米粒子与聚合物之间的最小接近距离，可以改变纳米粒子多孔网络的孔形状和孔径。我们从理论上理解了为什么会获得具有非常不同形态的各种纳米结构。
2018-04-02 cond-mat.soft
Geometrically frustrated self-assembly of hyperbolic crystals from icosahedral nanoparticles
该研究提出基于非欧几里得晶格{3,5,3}的规则二十面体纳米颗粒几何受阻自组装解析理论，通过最小化弹性和排斥能表征预应力形态，发现组装簇大小控制的形态转变导致旋转对称性自发破缺。
2023-06-01 cond-mat.soft
Self-Assembly and Waterlike Anomalies in Janus Nanoparticles
我们利用分子动力学模拟研究了二聚Janus纳米粒子的压力-温度相图。纳米颗粒被建模为哑铃状颗粒，并且具有通过标准Lennard Jones电势相互作用的一个单体和使用两个长度尺度肩电势建模的另一个单体。由这种肩势建模的单体和二聚体系统显示出类似水的异常，我们研究由一个异常单体组成的Janus纳米颗粒是否会表现出异常行为和自组装结构。探讨了非反常单体对二聚体系性质的影响。我们发现，扩散异常的维持，而密度异常可以消失，这取决于非异常单体的特点。此外，自组装结构也受到影响。我们的研究结果进行了讨论的基础上，不同的单体-单体相互作用和两个长度尺度的流体特性。
2015-04-28 cond-mat.soft
Solvent Mediated Assembly of Nanoparticles Confined in Mesoporous Alumina
硫醇稳定的金纳米晶在介孔氧化铝中的受控自组装，用小角X射线散射原位探测。通过调节从不饱和蒸气冷凝的溶剂量的变化，可逆地控制自组装过程的演变。分析表明，纳米粒子在多孔模板内自组装成圆柱形单分子膜。随着溶剂的控制加入，纳米粒子在单分子层内的最近邻分离增加，有序性降低。该过程是可逆的溶剂的去除。还观察到纳米颗粒的各向同性簇在液体溶剂的解吸期间暂时形成，并且在完全除去液体后消失。对溶剂的吸收和解吸的测量显示出热循环后的强滞后。此外，在纳米粒子掺杂的孔中的溶剂的毛细管填充转变被转移到更大的化学势，相对于液体/蒸气共存，由4倍相比，没有纳米粒子的相同系统的预期值。
2006-03-24 cond-mat.soft
Charge-regulation effects in nanoparticle self-assembly
溶液中的纳米颗粒通过表面基团的解离或缔合获得电荷。因此，正确描述它们的静电相互作用需要使用电荷调节边界条件，而不是常用的恒电荷近似。我们实现了一个混合的蒙特卡罗/分子动力学计划，动态调整的个别表面组的对象，同时发展自己的轨迹的电荷。电荷调节效应定性地改变自组装结构，由于全球电荷重新分配，稳定不对称结构。我们描绘在何种条件下，传统的恒电荷近似可以采用和澄清之间的相互作用的电荷调节和电介质的极化。
2021-02-09 cond-mat.soft
Waterlike Features, Liquid-Crystal Phase and Self-Assembly in Janus Dumbbells
我们使用分子动力学模拟来探索二聚Janus纳米颗粒的性质。纳米颗粒被建模为哑铃。一种单体通过Lennard-Jones势相互作用，而另一种单体通过两个长度尺度势相互作用。这一特定的两个长度尺度的潜力不存在大量的水状异常。然而，我们的研究结果表明，当结合在一个调光器中时，Janus纳米粒子将具有水状异常。并对自组装特性进行了研究。我们观察到几种胶束，和一个液晶相。该结果表明，可以使用没有异常行为的单体来产生具有水状特征的Janus纳米颗粒。用两个长度尺度势特征解释了异常和构造。
2016-02-01 cond-mat.soft
Self-assembly of polymers or copolymers and ferrofluids leading to either 1-d, 2-d or 3-d aggregates decorated with magnetic nanoparticles
提出了一种新型的杂化胶体，基于几种聚合物体系和铁磁流体的缔合。一方面，我们使用由在LI 2C上制备的磁性氧化铁制成的无机纳米颗粒，其响应于低强度的磁场。另一方面，有机部分是由长的线性聚丙烯酰胺链或介观结构（囊泡和胶束）自组装的两亲性聚丁二烯-b-聚（谷氨酸）二嵌段共聚物，其构象是pH敏感的。
2007-09-21 cond-mat.soft
Macromolecular crowding in chiral assembly of ellipsoidal nanoparticles
本研究通过分子动力学模拟椭球粒子自组装，引入基于拥挤因子理论的特征参数，揭示了高拥挤条件下初始团簇诱发手性扭转并形成胆甾相结构的机制。
2024-01-05 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
Self-assembly of magnetic iron oxide nanoparticles into cuboidal superstructures
本章介绍了磁性氧化铁纳米粒子的合成和一些特性，主要是纳米立方体，并专注于他们的自组装成分散的晶体立方体。实验研究了外磁场、颗粒浓度和温度对组装过程的影响。
2018-03-21 cond-mat.soft physics.app-ph
Effect of Grafting Density on the Two-dimensional Assembly of Nanoparticles
本研究通过GISAXS和XRR技术探究PEG接枝的银、金纳米颗粒及其二元混合物的气液界面二维组装，揭示接枝密度、链长等对结构的调控规律，为先进纳米技术中的二元纳米颗粒组装优化提供依据。
2024-10-07 cond-mat.soft
Hydrophobic-hydrophilic interactions drive rapid nanoparticle assembly
纳米粒子独特的物理和光学性质使其可靠和快速的组装成为纳米技术的重要目标。为此，许多相互竞争的驱动力已经成为控制自组装的目标，尽管可靠性和效率问题表明纳米尺度上的界面尚未完全理解。在这封信中，我们报告的第一次，从化学纳米图案化的疏水表面和相邻的亲水性区域（Janus接口）之间的界面的水介质的流动可以有效地用于快速纳米粒子组装与单个纳米粒子的分辨率。我们发现，从这个Janus接口的水分子的去湿驱动组装的纳米粒子从静电稳定的纳米粒子胶体到疏水区域，加快通过消除任何水合屏障所施加的润湿界面之间的粘附阻力，使得纳米粒子组装在一分钟内实现。我们称这种可控纳米粒子组装的方法为Janus界面纳米粒子组装- JINA。然后，我们证明了通过pH值切换控制这种机制，并证明了其有效性的制造快速创建单纳米粒子网站和单颗粒宽线，同时密集涂层宏观尺度的功能。这种组装方法不仅在纳米制造中具有深远的影响，而且这种机制的不可预见性也挑战了许多关于纳米粒子自组装界面相互作用的普遍假设。
2017-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.app-ph
Tunable Self-assembly of Au-nanoparticles with Near-Perfect Monodispersity
金纳米粒子的形状和大小具有近乎完美的单分散性，自组装，非常缓慢，在室温下，在聚苯乙烯膜的膜厚度< 4 R_{g} $，R_{g}是未扰动的聚合物回转半径。纳米颗粒的形状和尺寸可以通过改变聚合物膜的厚度来调节，而不牺牲单分散性。自组装是由增强的二维扩散上的表面能的变化，明确界定和可调的尺寸，对应于低凝聚力的薄膜表面上的回转球沉积的Au团簇的分布。凝聚力的降低和表面扩散的增强与约束引起的旋转球沿膜深度分层明显相关。
2006-03-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A Cooperative Sequential Adsorption Model in Two Dimensions with Experimental Applications for Ionic Self-Assembly of Nanoparticles
纳米粒子的自组装是纳米技术中的重要工具，具有许多应用，包括薄膜、电子学和药物递送。我们从实验和理论两方面研究了离子纳米粒子在玻璃衬底上的沉积。我们的理论模型包括一个随机的合作吸附和蒸发过程中的二维晶格。通过探索胶体溶液中纳米颗粒的初始浓度与沉积在基底上的颗粒密度之间的关系，我们将我们的理论模型的沉积速率与浓度相关联。
2014-05-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Molecular Dynamics Simulations of Evaporation-Induced Nanoparticle Assembly
虽然蒸发溶剂是一种广泛使用的技术，组装成所需的超结构的纳米尺寸的物体，已经有有限的工作，组装的结构是如何影响的过程中的物理方面。我们提出了大规模的分子动力学模拟的蒸发诱导组装的纳米粒子悬浮在液体中，以受控的方式蒸发。发现在液体/蒸气界面正下方形成的纳米颗粒晶体的质量在相对较慢的蒸发速率下更好，因为出现较少的缺陷和晶界。这种趋势被理解为纳米颗粒在液体/蒸气界面处的积累和扩散时间之间的竞争的结果。当前者较小时，纳米颗粒在界面处沉积得如此之快，以至于它们没有足够的时间通过扩散排列，这导致缺陷和晶界的普遍存在。我们的研究结果有重要的意义，在理解组装的纳米粒子和胶体在非平衡液体环境。
2013-01-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Multi-scale approach for self-Assembly and protein folding
我们开发了一种多尺度方法来模拟现实条件下的水合纳米生物系统（例如，纳米颗粒和蛋白质溶液在生理条件下在长达数小时的时间尺度上）。我们将生物界面处的水的原子模拟（例如，蛋白质或膜）和纳米界面（例如，纳米颗粒或石墨烯片）和用于蛋白质折叠和蛋白质设计的水合水的粗颗粒模型。我们研究蛋白质的自组装和结晶，在散装或约束下，和蛋白质吸附到纳米粒子的动力学，验证我们的预测与几个实验组合作。我们试图找到基本问题的答案（为什么水对生命如此重要？哪些特性使水在生物过程中独一无二？）我们能设计出更好的药物吗？我们能限制导致老年痴呆症的蛋白质聚集吗？如何实现nanotheranostic？）在这里，我们只关注我们的方法的两个较大的尺度：（i）在亚纳米长度尺度和毫秒到秒的时间尺度的水合蛋白质和蛋白质折叠的粗粒描述，和（ii）在10-100 nm的长度尺度和秒到小时的时间尺度的纳米颗粒上的蛋白质自组装的粗粒建模。
2017-07-04 cond-mat.soft
Simulating Copolymeric Nanoparticle Assembly in the Co-solvent Method: How Mixing Rates Control Final Particle Sizes and Morphologies
微混合器中的共聚囊泡和胶束的自组装研究的外部电位动力学（EPD）模拟-一个动态的密度泛函方法，明确占的聚合物结构在热力学和动力学的水平。具体来说，我们专注于共溶剂的方法，其中纳米颗粒沉淀是通过在微混合器中将不良共溶剂混合到均匀的共聚物溶液中来触发的。实验上，据报道，在微混合器中的流速影响所得颗粒的尺寸以及它们的形态：在小流速下，囊泡占主导地位;随着流速的增加，越来越多的胶束形成，并且颗粒的尺寸减小。我们的模拟模型是基于这样的假设，即流速主要决定溶剂和助溶剂的混合速率。模拟再现了实验观察在几乎定量的水平，并提供了深入了解潜在的物理机制：首先，他们证实了一个早期的猜想，根据该猜想的大小控制发生在粒子自组装的最早阶段，在聚合物和溶剂的旋节分解。第二，他们揭示了不同形态制度之间的交叉作为混合率的函数。因此，他们证明，改变共溶剂设置中的混合速率是控制药物递送系统的两个关键性质（它们的平均尺寸和它们的形态）的有效方法。
2018-04-09 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
Controlling electrostatic co-assembly using ion-containing copolymers : from surfactants to nanoparticles
在这篇综述中，我们解决了带电中性的二嵌段共聚物和带相反电荷的纳米胶体之间的静电络合的问题。我们发现，纳米胶体，如表面活性剂胶束和氧化铁磁性纳米粒子共享类似的性能时，与带电中性二嵌段混合。在临界电荷比以上，在直接混合条件下自发地形成核-壳分级结构。核壳结构的小角散射技术和透射电子显微镜的组合进行了鉴定。多能级物体的形成是由相反电荷之间的静电吸引和凝聚的反离子的释放驱动的。还描述了受分子生物学启发的替代混合过程。这里应用的方案包括筛选混合分散体的静电相互作用，然后例如通过透析逐渐除去盐。通过这些技术，带相反电荷的物质在它们可以相互作用之前被紧密混合，并且它们的缔合通过双稳态动力学来监测。其结果是，球形和棒状聚集体具有显着的超顺磁性和稳定性的性能。这些研究结果进行了讨论，在一个新的范例，处理的可能性，使用无机纳米粒子作为积木的设计和制造具有增强功能的supracolloidal组件。
2011-01-30 cond-mat.soft
The interplay between thermodynamics and kinetics in the self-assembly of DNA functionalized nanoparticles
我们使用一个粗粒度的DNA功能化粒子模型来理解DNA链长度对其自组装的作用。我们发现，对于一个给定的颗粒尺寸增加链长降低的倾向，形成有序的晶体组件，相反，无序结构开始形成时，链长超过一定的阈值，这是与以前的实验一致。模拟数据的进一步分析表明，随着链长的增加，颗粒间的相互作用减弱，从而将合适的组装条件转移到组装动力学不利的较低温度。这突出了热力学和动力学之间复杂的相互作用，我们建议可以通过改变系统参数（如DNA接枝密度）来调节，从而使具有较长DNA链长的颗粒成功结晶。我们的研究结果突出了计算建模在阐明基本设计原则和指导纳米粒子组装形成复杂纳米结构方面的作用。
2020-01-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Error-proof programmable self-assembly of DNA-nanoparticle clusters
我们从理论上研究了一种新的通用方案的可编程自组装的纳米粒子成所需的几何形状的集群。这个问题的动机是高选择性的DNA介导的胶体颗粒之间的相互作用的可行性。通过分析一个简单的通用模型和一个更现实的描述的DNA胶体系统，我们表明，它是可能的抑制系统的玻璃态行为，并使自组装几乎防错。该方案需要可拉伸的颗粒间连接体（例如足够长的DNA）和软排斥势的组合。计算了几种类型集群的干扰相位图和错误概率。我们的计划的实验实施的前景进行了讨论。PACS编号：81.16.Dn、87.14.Gg、36.40.Ei
2007-02-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Shape-dependent oriented trapping and scaffolding of plasmonic nanoparticles by topological defects for self-assembly of colloidal dimers in liquid crystals
我们展示了支架的等离子体纳米粒子的拓扑缺陷诱导的胶体微球，以匹配其表面边界条件与均匀的远场排列在液晶主机。取代能量昂贵的液晶区域的减少的顺序，各向异性纳米颗粒具有凹或凸的形状不仅稳定地定位在缺陷，而且相对于微球表面自取向。使用激光镊子，我们操纵随之而来的纳米粒子-微球胶体二聚体，探测弹性结合的强度，并展示自组装的层次胶体超结构，如链和阵列。
2016-12-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.optics
Frustrated Self-Assembly of Non-Euclidean Crystals of Nanoparticles
自然界中的自组织复杂结构，例如病毒衣壳、分级生物聚合物和细菌鞭毛，提供了效率、适应性、鲁棒性和多功能性。我们能否用简单的积木编程三维（3D）复杂结构的自组装，并在工程材料中达到类似或更高的复杂程度？在这里，我们提出了一个分析理论的四面体纳米粒子（NPs）自组装在3D空间中，不可避免的几何挫折相结合的竞争吸引和排斥粒子间的相互作用导致可控的，高产率，和对映体纯自组装的螺旋带。该理论基于非欧几里德空间中的晶体结构，预测了与实验观察定性一致的形态。我们预计，这一理论将提供一个通用框架，用于将简单的多面体构建块自组装成具有新材料能力的复杂形态，如可调光学活性，这对多种新兴技术至关重要。
2021-05-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Zero Field Assembly of Long Magnetic Dipolar Chains in 2D Polymer Nanocomposite Films
几十年来，人们一直在理论上预测零场下磁偶极纳米颗粒链的存在，但这些结构很少在实验上观察到。一个先决条件是形成链的颗粒上的永久磁矩。在这里，我们报告的磁性偶极链的球形氧化铁纳米粒子的直径为\SI{12.8}{\nano\meter}的观察。纳米颗粒嵌入在聚合物薄膜中。由于聚合物基质的高粘度，主要聚集机制由偶极相互作用驱动。较小的氧化铁纳米颗粒（\SI{9.4}{\nano\meter}）不显示永久磁矩，不形成链，但紧凑的聚集体。不同的氧化铁纳米粒子和聚合物在空气-水界面的混合单分子膜的特征在于朗缪尔等温线和原位X射线反射仪（XRR）。颗粒与聚合物的组合导致在空气-水界面处的稳定的聚合物纳米复合膜。XRR实验表明，纳米颗粒浸没在\SI{3}{\nano\meter}的薄聚合物基质中。使用原子力显微镜（AFM）的LB膜，我们测量的横向分布的粒子在膜中。转移膜内的单个结构的分析结果在分形维数，是在良好的协议与2D模拟。
2019-03-12 cond-mat.soft
Deep Learning Potential of Mean Force between Polymer Grafted Nanoparticles
在纳米颗粒表面接枝聚合物链是控制其在聚合物基质中自组装和分布的一种众所周知的途径。通过改变单个纳米颗粒表面上的接枝图案，实现了各种各样的自组装结构。然而，准确估计一对接枝纳米粒子之间的平均力的有效潜力，决定它们在聚合物基质中的组装和分布是纳米科学中的一个突出挑战。在这里，我们提出了一种新的深度学习方法，该方法从聚合物接枝纳米颗粒簇的分子动力学轨迹中学习一对接枝纳米颗粒之间的相互作用。随后，我们进行了基于平均力的分子模拟的深度学习潜力，该模拟预测了大量聚合物接枝纳米颗粒自组装成各种各向异性超结构，包括依赖于3D中纳米颗粒浓度的聚合物网络和双层。平均力预测的自组装超结构的深度学习潜力与聚合物接枝纳米颗粒的实际超结构一致。这种深度学习框架非常通用，可以加速自由空间或聚合物基质中聚合物接枝和未官能化纳米颗粒的自组装和相行为的表征和预测。
2022-07-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Light absorption and scattering of an assembly of spheroidal metal nanoparticles
National University Zaporizhzhia Polytechnic（扎波罗热国立理工学院）；G. V. Kurdyumov Institute for Metal Physics of the NAS of Ukraine（乌克兰国家科学院 G.V.库尔久莫夫金属物理研究所）
本文研究金属长椭球和扁椭球纳米颗粒集合体的光学性质，计算了吸收与散射截面及系数的频率依赖关系，发现不同金属和形状导致极值位置与数值差异，且吸收与散射系数频率特性定性相似。
2026-09-30 cond-mat.soft
Self-Assembly of Nanoparticles from Evaporating Sessile Droplets: Fresh Look into the Role of Particle/Substrate Interaction
我们研究了通过自由干燥的固着液滴的颗粒浓度和Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek（DLVO）颗粒/基板相互作用的固体沉积物的形状的依赖性。与以前的贡献使用pH值作为相互作用的控制参数相比，我们研究了前所未有的宽范围的浓度和颗粒/基板DLVO力，通过修改基板和颗粒的性质以及它们的大小和表面化学，而长距离的排斥颗粒之间的相互作用保持了大部分的干燥时间。我们的主要结果是，通过修改颗粒浓度获得的不同形状的沉积物是相同的，在不同的制度的浓度，无论颗粒/基板的相互作用在研究范围内的DLVO力和颗粒浓度。第二个结果是，与预期相反，在低颗粒浓度下的干图案的主导形态总是显示出所有研究系统的点状图案。
2020-11-24 cond-mat.soft
Templated self-assembly of gold nanoparticles in smectic liquid crystals confined at 3D printed curved surfaces
本研究利用3D打印曲面与受控锚定性质限制近晶相液晶以工程化拓扑缺陷，并结合Landau-de Gennes自由能最小化建模，实现金纳米颗粒的可重构三维模板化自组装。
2023-06-01 cond-mat.soft
Plasmofluidic Single-Molecule Surface Enhanced Raman Scattering from Dynamic Assembly of Plasmonic Nanoparticles
单分子表面增强拉曼散射（SM-SERS）是等离子体纳米粒子的重要应用之一。SM-SERS灵敏度关键取决于在这种纳米颗粒附近产生的等离子体热点。在传统的液相SM-SERS实验中，等离子体热点通过纳米颗粒的化学聚集来促进。这种聚集通常是不可逆的，因此，纳米颗粒不能再分散在流体中以供进一步使用。在这里，我们展示了如何将SM-SERS与等离子体极化激元辅助的等离子体纳米粒子在非结构化金属-流体界面的可逆组装相结合。我们的方法的一个独特的特点是，我们使用一个单一的倏逝波光激发的纳米粒子组装，操纵和SM-SERS测量。此外，通过利用在金属-流体界面处的等离子体激元的双重激发，我们创建了金属纳米颗粒的相互作用组件，其可以进一步用于分散纳米结构的动态光刻。我们的工作将在实现光学寻址，等离子体流体，单分子检测平台的影响。
2018-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.app-ph
Toward a unified description of the electrostatic assembly of microgels and nanoparticles
本研究结合数值模拟与实验，阐明了微凝胶与纳米粒子静电组装的基本机制，发现微凝胶收缩行为可由复合物总电荷统一描述，为杂化器件纳米加工提供了新工具。
2023-06-27 cond-mat.soft
Self-assembly of a binary mixture of iron oxide nanoparticles in Langmuir film: X-ray scattering study
在本研究中，我们利用朗缪尔技术生产的自组装阵列组成的单分散氧化铁纳米粒子的直径为10 nm和20 nm的和他们的二元混合物。结合原位X射线反射测量和掠入射小角度X射线散射，直接在水面上获得阵列的面内和面外结构。表面压力等温线和X射线反射率分析表明，单分散的10 nm纳米粒子形成高度有序的单层，而20 nm粒子则以三维团簇形式堆积，粒子之间存在短程（最近邻）关联。在以3：1的比例组成的10 nm和20 nm纳米颗粒的二元混合物中，自组装过程导致其中10 nm颗粒的单层被较大颗粒扰动的结构。非平凡的混合导致颗粒间距离的扩大，但保持较小的纳米颗粒的二维晶格的对称性。估计的作用相互作用和微磁模拟表明单分散和二元系综的最佳形成。
2019-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Flash Colloidal Gold Nanoparticle Assembly in a Milli Flow System: Implications for Thermoplasmonic and for the Amplification of Optical Signals
在水中接触的有限数量的纳米晶体的组装和稳定可以使每单位材料的光吸收最大化。在应用中利用的一些局部等离子体性质，例如光热和光信号放大，也将被最大化，这在以较低成本大量生产纳米结构的角度是重要的。主要的锁是使带电粒子紧密接触需要电荷被屏蔽/抑制，这导致快速形成微米聚集体。在这篇文章中，我们表明，包含少于60个颗粒接触的聚集体可以获得与湍流混合器和流动反应器组成的毫流系统。该过程允许在聚集过程开始后的毫秒时间停止快速非平衡胶体聚集过程，这允许控制聚集数。作为一个案例研究，我们考虑了柠檬酸盐包覆的金纳米粒子（NP）和AlCl 3在水中的快速混合，以启动由扩散控制的快速聚集。使用第二混合器注射聚阳离子溶液允许我们在反应时间后通过形成过度充电的阳离子聚集体来阻止聚集过程。我们在几秒钟内获得了由颗粒聚集体组成的几毫升的稳定分散体。我们的主要结果是表明，它是可以掌握的平均聚集数之间的2和60 NP每个聚集体通过改变反应时间在10 ms和1 s之间。
2022-05-03 cond-mat.soft
Self-Assembly of Core-Shell Hybrid Nanoparticles by Directional Crystallization of Grafted Polymers
本研究通过将可结晶聚合物接枝到SiO₂纳米颗粒上，利用配体定向结晶驱动自组装，两步形成核壳杂化纳米结构，揭示了配体在构建复杂杂化材料中的关键作用。
2023-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Block copolymer-nanorod co-assembly in thin films: effects of rod-rod interaction and confinement
模拟和实验表明，与嵌段共聚物（BCP）熔体的共组装导致形成垂直于片层轴的侧到侧的纳米棒（NR）的超结构。一个介观模型验证对扫描电子显微镜（SEM）图像的CdSe NR混合聚苯乙烯嵌段聚（甲基丙烯酸甲酯）。然后，它被用来研究的各向异性纳米粒子（NP）的长度在相同的数量级的片层间距的共组装。探索BCP/NP的相图以及NR的时间演化。NR是略大于层状间距被发现旋转和组织侧到侧的倾斜方向相对于接口。强相互作用的纳米粒子被发现占主导地位的共组装，而弱相互作用的纳米粒子是不容易形成聚集体，往往形成良好的有序配置。
2020-04-13 cond-mat.soft
Complex crystal structures formed by the self assembly of di-tethered nanospheres
我们报告的结果从计算研究的两亲性双拴系纳米球的自组装使用分子模拟。作为一个函数的相互作用强度和方向性的系链-系链相互作用，我们预测形成四个高度有序的相以前没有报道的纳米颗粒系统。我们发现了一个双金刚石结构，球形胶束与纳米颗粒的互补金刚石网络（ZnS/D）的二元金刚石排列：NaCl结构的球形胶束与纳米颗粒的互补简单立方网络交替相，形成与AlCu_2Mn相同的整体晶体结构（NaCl/SC）;具有由[8，8，4]阿基米德镶嵌（TC/T）描述的纳米颗粒的四重网格的交替的四重有序圆柱相;以及交替的金刚石相，其中两个金刚石网络都由纳米颗粒基质内的系链（AD）形成。我们将这些结构与线性和星形三嵌段共聚物系统中观察到的结构进行比较。
2009-01-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Interface repulsion and lamellar structures in thin films of homopolymer blends due to thermal oscillations
在平衡的界面电位，描述了两个AB界面之间的相互作用，在一个二元共混物的A和B均聚物是有吸引力的，在所有的距离，导致粗化的共混物的形态，即使在没有界面曲率。我们证明，耗散组装响应于共混物不相容性的时间周期性变化定性地改变了这种行为，即，对于合适的参数，界面势表现出周期性的空间调制，AB界面采用明确定义的距离。我们探索的振荡周期和振幅的界面排斥发生，并表明，我们可以控制优选的界面距离在很宽的范围内，通过改变振荡周期。使用基于粒子的模拟，我们明确表明，这种耗散组装的均聚物共混物的结果在一个层状结构中的多个平面界面的薄膜几何形状。
2019-06-16 cond-mat.soft
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
Self-assembly of binary nanoparticle dispersions: from square arrays and stripe phases to colloidal corrals
纳米级正方形和条形图案的产生具有重大的技术重要性，因为它们与工业标准电子电路兼容。最近，通过氢键相互作用的二嵌段共聚物的共混物显示出在正方形阵列中的自组装。受这些实验的启发，我们研究，使用蒙特卡罗模拟，斑图形成的胶体粒子通过各向同性的核心电晕电位相互作用的二维二元混合物。我们发现了丰富多样的模式，可以分组主要是在聚集，自组装在规则的正方形晶格或交替带。观察到的其他形态包括可能用作表面模板剂的胶态corpine。这项工作显示了这个简单模型的意想不到的多功能性，可以产生各种具有高技术潜力的图案。
2009-01-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Synthesis and self-assembly of lipid (DMPC)-conjugated gold nanoparticles
生物共轭纳米材料在开发新型超分子结构、分子机器和生物传感器件等方面具有广阔的应用前景。在这项研究中，脂质共轭金纳米粒子的合成，并允许形成自组装单层结构。通过相转移方法制备纳米颗粒，该方法涉及在水溶液中通过柠檬酸钠还原四氯金酸钾（III），并同时将还原的物种转移到含有DMPC（1，2-二肉豆蔻酰-sn-甘油-3-磷酸胆碱）的有机介质中。采用紫外可见光谱和动态光散射（DLS）粒度分析对金纳米粒子进行了表征。此外，使用透射电子显微镜（TEM）检查所得纳米颗粒。LB技术用于在室温下将DMPC封端的纳米颗粒组装到水亚相上。压缩等温线的测量证实了脂质封端的金纳米颗粒的组装。这种利用脂质分子相互作用合成有序结构的方法将有助于开发新型超材料和纳米电路。
2012-07-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.bio-ph
Unraveling the Molecular Structure of Lipid Nanoparticles through in-silico Self-Assembly for Rational Delivery Design
本研究利用粗粒度分子动力学模拟揭示可电离脂质化学性质、制剂配比及pH对脂质纳米颗粒（LNPs）结构的影响，结合实验验证建立计算框架，为新型LNP递送系统的合理设计提供分子层面的指导。
2025-08-03 cond-mat.soft physics.bio-ph
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
Machine Learning Guided Multiscale Design of DNA-functionalized Nanoparticles for Targeted Self-Assembly of the Double Gyroid
Cornell University（康奈尔大学）
本研究利用机器学习引导多尺度设计DNA功能化纳米颗粒，实现双格栅结构的靶向自组装，推动软物质科学中自组装材料的设计优化。
2025-07-02 cond-mat.soft physics.bio-ph
Shaping nanoparticle fingerprints at the interface of cholesteric droplets
本文通过调节表面活性剂与手性掺杂剂浓度，在胆甾相液晶液滴界面动态塑造可调控、可交联的纳米颗粒图案，为光学和能源应用中的可重构材料设计提供基础。
2018-04-12 cond-mat.soft
New Field Model of Polymer/Nanoparticle Mixture-Realizing Discreteness in the Continuous Description
场论方法是预测聚合物体系组装结构的有效方法。然而，对于聚合物/纳米颗粒混合物，连续密度描述不适合于捕获颗粒的真实组装，特别是当颗粒的尺寸远大于聚合物链段时。在这里，我们开发了一个基于场的模型，其中粒子最终是离散的，因此它可以克服传统场描述的缺点，例如，对聚合物-颗粒界面和排除体积相互作用的不充分和粗糙的处理。我们应用该模型来研究最简单的系统的纳米粒子浸没在稠密的均聚物溶液。我们的模型可以更精细地处理耗尽效应和界面相互作用。洞察到的结构变化，由于耗尽和界面之间的相互作用的竞争的crackpic和/或熵的起源。在界面引力强、耗尽长度大的情况下，观察到耗尽增强的桥联聚集等新现象。这种方法很容易扩展到研究更复杂的聚合物基纳米复合材料或生物相关的系统，如树枝状聚合物/药物封装和膜/颗粒组装。
2015-08-25 cond-mat.soft
Efficient sampling of reversible cross-linking polymers: Self-assembly of single-chain polymeric nanoparticles
我们提出了一种新的模拟技术来研究系统的聚合物功能化的反应位点，绑定/unbind形成可逆的链接。功能化聚合物具有自组装和响应特性，这是缺乏选择性相互作用的系统无法比拟的。这些材料的功能特性出现的尺度很难建模，特别是在可逆状态下，这些特性来自许多结合/非结合事件。这种困难与分子内环形成相关的大熵势垒有关。在这项工作中，我们提出了一个模拟方案，回避配置成本的专用Monte Carlo移动能够绑定/unbinding反应位点在一个单一的步骤。交联反应是通过尝试移动来实现的，该尝试移动重建链部分，同时尝试在成对的反应位点之间进行二聚化反应。该模型的参数化的反应平衡常数的活性物种在溶液中自由。这个量可以通过实验或原子/量子模拟获得。我们使用所提出的方法来研究单链聚合物纳米粒子的自组装，从灵活的前体进行定期或随机分布的反应位点。在单次运行期间，几乎所有反应性单体对至少相互作用一次。我们专注于了解链纳米粒子的形态差异时，链接是可逆的，相比，充分研究的情况下，不可逆反应。有趣的是，我们发现，在良好的溶剂条件下，规则functionalsized链的大小，是非单调的功能化程度的函数。我们澄清了这个结果是如何从排除体积相互作用，是特有的可逆的联系和定期功能化。
2018-02-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Reversible Electron-Beam Patterning of Colloidal Nanoparticles at Fluid Interfaces
针对小尺寸胶体纳米颗粒外场自组装效果差、电子束组装可控性弱的问题，研究了离子液体液滴界面二氧化硅纳米颗粒的电子束作用机制，通过调电压实现可逆图案化，为纳米胶体操控提供新策略。
2024-09-12 cond-mat.soft
Selectivity in Ligand Functionalization of Photocatalytic Metal Oxide Nanoparticles for Phase Transfer and Self-assembly Applications
在室温条件下，研究了胺封端（油胺）和硫醇封端（1-十二烷基乙基）烷基链配体对TiO 2、ZnO、WO 3和CuO光催化金属氧化物纳米粒子的功能化作用。在配体对这些不同氧化物的纳米颗粒的结合特异性中观察到高选择性。据观察，油胺稳定地结合到只有TiO 2和WO 3，而1-十二烷硫醇稳定地结合到ZnO和CuO。同样，使用油胺可以实现TiO 2和WO 3纳米颗粒的极性到非极性溶剂相转移，但使用1-十二烷基硫醇则不行，而对于ZnO和CuO则相反。通过ATR-FTIR光谱法探测配体官能化纳米颗粒的表面化学，这使得能够阐明在活性位点处的配体的占据。纳米粒子表面配体的光稳定性取决于材料的光催化自清洁性能。虽然TiO 2和WO 3在UV和可见光下在24小时内降解配体，但ZnO和CuO上的配体不受影响。从应用的角度来看，收集的见解也是高度相关的。例如，由于配体官能化的纳米颗粒本质上是疏水的，因此它们可以在空气-水界面处自组装，以获得具有经证实的光催化以及防雾特性的纳米颗粒膜。
2022-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Fabrication of polyhedral particles from spherical colloids and their self-assembly into rotator phases
颗粒形状是在自组装中起重要作用的关键参数，例如，在设计具有所需性质的目标复杂结构中。在过去的几十年中，一个前所未有的范围内的单分散纳米粒子系统与控制的颗粒的形状已经成为可用的。相比之下，选择具有平坦小面的颗粒的微米级胶体构建块，即，具有多边形形状的颗粒受到明显更多的限制。这可以归因于这样的事实，即与纳米颗粒相反，较大的胶体明显更难合成为单晶。在本文中，我们证明了最简单的构建块，例如微米级聚合物球形胶体颗粒，已经足以制造具有规则放置的平面的颗粒，包括具有尖锐边缘的完全多边形形状。作为一个例子，产量是足够高的进一步的自组装研究，我们证明了形成的三维旋转相的荧光标记，微米级和带电的菱形十二面体颗粒。我们制造多面体粒子的方法为设计新材料开辟了新途径。
2015-01-12 cond-mat.soft
Electrostatic co-assembly of iron oxide nanoparticles and polymers : towards the generation of highly persistent superparamagnetic nanorods
最近由Boal等人（A.K. Boal等人，Nature 404，746-748，2000）涉及使用无机纳米颗粒作为用于设计和制造胶体和超胶体组装体的结构单元的可能性。预计这些结构可以由不同的形状，图案和功能制成，并可以构成未来纳米器件的组件，包括传感器，致动器或纳米电路。在这里，我们报告的协议，使我们能够制造这样的纳米粒子聚集体。构建体的结构单元是阴离子涂覆的氧化铁纳米晶体（超顺磁性，尺寸7 nm）和阳离子中性嵌段共聚物。我们已经表明，带电物种之间的静电相互作用可以通过调节分散体的离子强度来控制。在适当的条件下，静电的控制导致在微米长度尺度的球形或细长的聚集体的阐述。细长的聚集体被发现是棒状的，直径为几百纳米，长度在1和50微米之间。除了它们显著的硬度之外，纳米结构的棒被发现随着外部施加的磁场而重新取向，这与超顺磁性定律一致。
2009-01-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Diffusional Nucleation of Nanocrystals and Their Self-Assembly into Uniform Colloids
本文综述了纳米粒子和胶体生长均匀性控制机理的理论解释。纳米颗粒通过从溶液中突发成核而合成为纳米晶体。胶体通过这些纳米晶体的聚集而自组装。这两个动力学过程是耦合的，都是由扩散输运驱动的。这两个过程的相互关系允许形成窄尺寸分布的胶体分散体，这在许多应用中是重要的。我们回顾了一个通过捕获扩散"单态"来描述团簇生长的数学模型。"然后分析溶液中纳米颗粒的突发成核。最后，我们将其耦合到纳米粒子聚集形成胶体的次级过程。我们解决了颗粒尺寸分布的建模方面，以及其他属性。
2008-06-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Geometric Frustration Directs the Self-Assembly of Nanoparticles with Crystallized Ligand Bundles
本文提出由吸引性杆与排斥性球构成的极简粗粒化模型，以描述带结晶配体束的纳米粒子，并揭示几何失稳如何调控自限制团簇及低维介观结构。
2025-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Effect of the strength of attraction between nanoparticles on Wormlike micelle-nanoparticle system
纳米粒子-平衡聚合物（或蠕虫状胶束）系统显示出从分散的网络状结构到非分散的簇的形态变化，其中纳米粒子与平衡聚合物基质之间的最小接近距离（EVP排除体积参数）发生变化。纳米粒子团簇的形状各向异性可以通过改变聚合物密度来控制。本文研究了纳米粒子在平衡聚合物基体（或蠕虫状胶束基体）中的协同自组装，考察了纳米粒子间吸引力的变化。作为一个结果的吸引力的纳米粒子相互作用的强度降低的系统的形态转换到较低的EVP值的点的移位被报道。我们表明，纳米粒子之间的吸引力的相互作用的情况下，导致低包装的纳米粒子结构，但不改变系统的形态学行为。我们还报告了形成的系统跨越片状排列的纳米粒子，这些纳米粒子排列在交替层的基体聚合物和纳米粒子。
2018-06-07 cond-mat.soft
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
Role of Fluid Forces and Depletion Interactions in Directing Assembly of Aqueous Gold Nanorods on Hydrophobic Surfaces
本研究通过关联原位干燥轮廓与沉积图案，揭示了流体力和耗尽相互作用在金纳米棒蒸发自组装中的作用，为纳米材料结构控制提供框架。
2024-11-07 cond-mat.soft
