Nucleation and phase transition of decagonal quasicrystals
本文基于Lifshitz-Petrich模型和零空间保持鞍点搜索方法，研究十方准晶从液体及周期晶体中的成核与相变路径，揭示其对称性破缺或恢复的一步与逐步模式，并指出逐步模式更可能发生。
2024-08-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other 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
Stability of Colloidal Quasicrystals
本文用热力学微扰理论研究了电荷稳定胶体悬浮液的冻结过程以及晶体和准晶的相对稳定性。宏观离子相互作用的有效对电位相结合的静电斥力与聚合物耗尽或范德华吸引力。比较自由能-countermeasures包括-为基本晶体和合理的近似二十面体准晶，参数被确定为其中一个组件准晶是稳定的包装熵和内聚能之间的妥协。
1998-03-06 cond-mat.soft
Stability of three-dimensional icosahedral quasicrystals in multi-component systems
基于双尺度耦合模Swift-Hohenberg模型研究了多组分体系中三维二十面体准晶的相对稳定性。最近发展起来的投影方法，它提供了一个统一的数值框架来研究周期晶体和准晶，用于计算自由能的高精度。通过与传统方法的比较，详细讨论了投影法的优越性。严格而系统的计算表明，在这种简单的多组分耦合模Swift-Hohenberg模型中，三维二十面体准晶、二维十面体准晶是稳定相。这一结果将准晶稳定化的多尺度相互作用机制从单组分扩展到多组分体系。
2019-09-05 cond-mat.soft
Automating Blueprints for Colloidal Quasicrystal Assembly
Sapienza Università di Roma（罗马大学）；Arizona State University（亚利桑那州立大学）；TU Munich（慕尼黑工业大学）
针对胶体尺度二十面体准晶自组装实验实现难、人工设计构建单元复杂且相互作用超实验能力的问题，提出可生成实验可行设计的框架，设计出二十面体DNA折纸构建单元并经分子模拟验证可组装为目标准晶，为相关领域新应用铺路。
2024-07-29 cond-mat.soft
Inflation rules for a chiral pentagonal quasiperiodic tiling of stars and hexes
针对十方准晶体相关HBS五边形铺砌，提出一种不含船形瓦片的手性膨胀规则，以实现最高顶点堆积密度，并探讨其与真实晶体近似相结构的关联。
2024-08-12 cond-mat.soft
Self-assembly of dodecagonal and octagonal quasicrystals in hard spheres on a plane
准晶是一种迷人的结构，其特征在于强位置有序性，但缺乏晶体的周期性。在胶体系统中，准晶通常被预测为具有复杂或高度特异性相互作用的颗粒，这使得实验实现困难。在这里，我们提出了一个理想的胶体模型系统的准晶形成：沉积到一个平面基板上的硬球的二元混合物。使用计算机模拟，我们探讨了这些系统的紧密包装和自发自组装在很宽的尺寸比和组合物。令人惊讶的是，我们发现，这个简单的，有效的二维模型系统不仅形成了各种晶相，但也有两个准晶相：一个十二边形和一个八边形。有趣的是，八边形准晶由三种不同的瓦片组成，它们的相对浓度可以通过二元混合物的组成连续调节。这两个阶段的形式可靠，快速的参数空间的一个重要组成部分，使硬球在一个平面上的理想模型系统，探索准晶体自组装的胶体尺度。
2022-02-25 cond-mat.soft
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
Experimental observation of directional locking and dynamical ordering of colloidal monolayers driven across quasiperiodic substrates
我们实验研究了相互作用的胶体单分子层的结构行为，该胶体单分子层被驱动穿过由光学干涉图案产生的十次准周期势景观。当驱动力的方向变化时，我们观察到单层被定向锁定在对应于底层电势的对称轴的角度上。在这样的锁定步骤，我们观察到一个动态有序的近晶相与最近的模拟。我们证明，这种动态排序是由于粒子通道形成的间隙和非间隙粒子的相互作用。
2012-06-26 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
Geometry-guided colloidal interactions and self-tiling of elastic dipoles formed by truncated pyramid particles in liquid crystals
在凝聚态物质中实现模仿自然组织形式的胶体结构的进展本质上受到合适的胶体构建块的可用性的限制。为了使新形式的晶体和准晶体的胶体自组织，我们开发截断金字塔粒子，形成具有长程静电和几何形状引导的低对称短程相互作用的弹性偶极子。使用非线性光学成像，激光镊子，和视频显微镜的组合，我们表征胶体对相互作用，并展示了不寻常的形式，这些颗粒的自平铺成晶体，准晶，和其他阵列。我们的研究结果解释使用静电学类比随着液晶弹性和对称性破缺的考虑，潜在地扩展胶体的光子和电光应用。
2016-12-24 cond-mat.soft
Laser induced quasicrystalline order in charge stabilised colloidal systems
本文研究了二维电荷稳定胶体体系在一维稳态调制激光场作用下的有序性，激光场是由波矢为$q_0 τ$和$q_0/τ$的两种调制叠加而成，其中$q_0$为未扰动液体直接关联函数第一个峰值对应的波矢，$τ$为黄金平均值。在Landau-Alexander-McTague理论的框架下，我们发现在相图的某些区域，十次对称准晶相比液体或三角晶格稳定。我们的研究还显示了一个重入熔化现象，较大的激光场强度。我们发现，从调制液体的准晶相的过渡是连续的，而从调制液体的三角形结晶相的一阶过渡。
1998-05-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Proliferation of anomalous symmetries in colloidal monolayers subjected to quasiperiodic light fields
准晶提供了一类具有迷人性质的材料。尽管准晶在许多技术应用上有很大的潜力，但人们对准晶形成的条件仍然知之甚少。目前，还不清楚为什么大多数准晶具有5或10重对称性，但从未观察到具有7或9重对称性的单一例子。在这里，我们报告的几何约束，阻碍形成的准晶体与某些对称性的胶体模型系统。在实验上，胶体准晶是通过使微米大小的颗粒经受由n=5或7个激光束产生的二维准周期势场来产生的。我们的结果清楚地表明，准晶顺序是更容易建立n = 5相比，n = 7。随着激光强度的增加，我们观察到的胶体首先采用准周期秩序在局部地区，然后横向生长，直到扩展的准晶层的形式。作为准周期性起源的成核位点，我们在激光图案中识别出高度对称的图案。我们发现，它们的密度强烈地随n而变化，并且令人惊讶的是，对于那些在原子系统中从未观察到的准晶对称性，它们的密度恰好是最小的。由于这种高对称性基序也存在于原子准晶中，它们在其中充当优先吸附位点，这表明确实是这种基序的缺陷导致了具有例如7重对称性的材料的缺乏。
2010-05-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The elasto-/hydro-dynamics of quasicrystals with 12- and 18-fold symmetries in some soft matters and mathematical solutions
近年来在聚合物、纳米粒子混合物以及胶体溶液中观察到的12次准晶和18次准晶是准晶研究中的重要事件。为了描述某些软物质（包括聚合物和胶体）的力学行为，我们提出了一个新的固-液相准晶模型。所谓新固液相，是各向异性流体的一种新相模型，但不同于液晶相，这里的结构呈现准周期对称性。在此基础上，研究了材料的弹性、流动性和粘性，并提出了相应的数学理论。讨论了该理论的一些数学解。
2012-10-05 cond-mat.soft
New kind of dodecagonal quasicrystal
我们报道了一种新颖的十二方准晶，到目前为止从未被观察到，也没有理论预测。它由轴向堆叠的六边形颗粒层组成，具有由相邻层相对于彼此旋转30度引起的12重旋转对称性。准晶是在一个分子动力学模拟的单组分质点系相互作用，通过球对称势，作为一个结果的一级相变从液相下恒密度冷却。这一发现意味着，类似结构的准晶体可能会产生的介晶的种类，产生近晶-B晶体和球形胶体颗粒与适当的调整电位的系统。
2015-04-15 cond-mat.soft
Stability of particles in two-dimensional quasicrystals against phasonic perturbations
我们调查粒子在二维准晶干涉图案，并提出了一种方法来确定每个粒子在相位位移的相位翻转发生。通过将所有粒子映射到减少声子和相位位移的特征区域，我们识别出靠近这些区域边缘并且可以容易地翻转的粒子。相比之下，中心的颗粒几乎不受相位波动的影响。我们的结果是重要的，例如，在激光陷阱中的光诱导胶体结构或冷原子气体。此外，我们的方法可以帮助预测如何热波动诱导相位翻转的结构接近干涉图案的本征准晶。
2019-05-24 cond-mat.soft
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
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
Aperiodic approximants bridging quasicrystals and modulated structures
该研究引入非周期近似体概念，揭示任意金属平均准晶与非公度调制结构的关联，还在聚合物共混物中发现相关结构并将理论应用于胶体模拟，为非周期晶体研究提供新视角。
2024-03-24 cond-mat.soft
Monte Carlo simulation of colloidal particles dynamics in a drying drop
研究了在固定三相边界条件下，胶体液滴在衬底上干燥时的粒子动力学。实验观察[Deegan R. D. et.例如，2000]显示了完全液滴干燥后固体基底上的环沉积。这种宏观上的现象被称为咖啡环效应。还有其他一些实验显示了微观层面的共同效应。我们正在谈论的是在环的外部形成准晶结构，并出现环的非晶内部区域[Mar\'ın]。G. et.例如，2011年]。这项工作的目标是检查其他作者的假设，这种现象是由颗粒的扩散位移和它们的转移的补偿流[Mar\'ın之间的特征时间的竞争来解释。G. et.例如，2011年]。使用建立在这种假设和效应基础上的模型进行的数值计算没有显示出准晶结构的形成。在这样一个系统中可能需要考虑附加效应，例如表面张力。
2018-10-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Inverse design of soft materials via a deep-learning-based evolutionary strategy
胶体自组装-胶体自发组织成有序结构-被认为是生产下一代材料的关键。然而，当今的胶体结构单元种类繁多，热力学条件无限，使得系统的探索变得困难。该领域的真正挑战是扭转这种逻辑，并开发一种强大的通用算法来逆向设计自组装成目标结构的胶体。在这里，我们介绍了一个通用的逆向设计方法，有效地逆向工程晶体，准晶体，和液晶，通过瞄准他们的衍射图案。我们的算法依赖于协同使用的进化策略的参数优化，和卷积神经网络作为序参量，并提供了一种新的方法，为实验可行的胶体相互作用的逆设计，特别是优化，以稳定所需的结构。
2021-06-28 cond-mat.soft
Compatibility waves drive crystal growth on patterned substrates
我们探讨了从几个粒子核开始的结构化模板上的胶体单层中的结晶。衬底结构与生长晶体结构之间的竞争导致了新的晶体生长方案。与晶体生长在一个良好定义和连接的晶体-流体界面生长到流体中的散装不同，我们确定了一种机制，其中规定的核与底层衬底结构的“兼容性波”决定了生长方向和效率。的生长过程是强烈的各向异性和收益通过瞬态岛形成在前面的初始固-液界面。我们证明了这种兼容性波的概念，包括一个正方形晶格和准晶图案的衬底结构的一大类的有效性。动力学密度泛函理论，它提供了一个微观的方法来结晶过程中的胶体硬球。我们的预测可以在实验中验证受限胶体，也承担后果的结构基板上的分子晶体生长。
2013-07-08 cond-mat.soft
Infinite-pressure phase diagram of binary mixtures of (non)additive hard disks
在纳米到微米尺度上产生二维晶体结构的一种通用途径是胶体颗粒在界面处的自组装。在这里，我们探索的晶体相，可以预期从两个不同大小的球形颗粒的混合物，我们映射到（添加剂或非添加剂）硬盘混合物的自组装。我们绘制出这些混合物的无限压力相图，使用软盘盒蒙特卡罗模拟系统地采样候选晶体结构，在晶胞中具有多达12个磁盘。作为两种粒子的尺寸比和数量比的函数，我们发现了丰富多样的周期性晶体结构。此外，我们确定随机平铺区域预测随机平铺准晶稳定范围。增加非加和性既产生额外的晶相，又拓宽了涉及大量大小接触（包括随机镶嵌）的晶体结构的稳定性范围。我们的研究结果提供了有用的指导方针，控制界面处的胶体粒子的自组装。
2020-05-28 cond-mat.soft
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
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
Pattern formation in two-dimensional hard-core/soft-shell systems with variable soft shell profiles
硬核/软壳（HCSS）颗粒已被证明自组装成一个非常丰富的各种结构下压缩由于简单的相互作用之间的相互作用的硬核和软肩的长度尺度。在这一领域的大多数研究模型的软壳相互作用作为一个方肩电位。虽然从理论的角度来看是有吸引力的，但这种潜力在物理上是不现实的，因为在软壳区没有排斥力，这与实验HCSS系统不同。为了使模型更逼真，在这里，我们考虑HCSS粒子的范围软壳电位分布超出标准的方肩形式和研究模型使用最小能量计算和蒙特卡罗模拟。我们发现，通过调整密度和软壳轮廓，HCSS颗粒在薄壳区（即，壳核比$r_1/r_0 \leq \sqrt{3}$）可以形成大范围的结构，包括六边形、链状、正方形、菱形和两种不同的锯齿形结构。此外，通过调节密度和$r_1/r_0$，我们发现具有实验上真实的线性斜坡软肩排斥的HCSS粒子可以形成具有10倍和12倍对称性的蜂窝和准晶。因此，我们的研究表明，通过胶体自组装实验制造这些奇异的二维结构的令人兴奋的可能性。
2020-03-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
