Three-Dimensional Generalized Dynamics of Soft-Matter Quasicrystals
研究了软物质准晶的三维广义动力学，导出了在软物质中已观测到的12次对称准晶以及可能观测到的8次和10次对称准晶的动力学控制方程。讨论了该方程的求解方法、某些初边值问题的可能解以及可能的应用。
2019-10-16 cond-mat.soft
Defects Enhance Stability in 12-fold Symmetric Soft-Matter Quasicrystals
针对软物质中12重对称正方形-三角形准晶普遍存在菱形空位缺陷的现象，提出采用开放边界的晶格Monte Carlo模拟方法，发现菱形缺陷可通过提升构型熵增强准晶稳定性，揭示了缺陷对软物质准晶稳定的关键作用。
2025-06-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nucleation and phase transition of spherical crystals and quasicrystals
Xiangtan University（湘潭大学）；Wuhan University（武汉大学）；Kingfa Science and Technology Co., Ltd.（金发科技股份有限公司）
本研究利用Lifshitz-Petrich模型和鞍点搜索技术，揭示了球形晶体与准晶体成核及相变路径，阐明了多步相变与几何失配适应模式的内在关联。
2026-10-02 cond-mat.soft
Structures of Spherical Viral Capsids as Quasicrystalline Tilings
具有二十面体对称性的球形病毒壳被认为是准晶镶嵌。类似于已知的卡斯帕-克卢格准等价理论，所提出的方法也最大限度地减少了蛋白质分子与其在壳中的邻居键合所需的构象的数量，但基于不同的几何原理。假设蛋白质分子中心位于具有相同边的瓦片的顶点处，并且不同瓦片类型的数量是最小的。得到了六种不同衣壳类型中不等价对称蛋白质位置的理想坐标。该方法以统一的方式描述了满足著名的卡斯帕-克鲁格几何模型的结构和与该模型相矛盾的结构。
2015-08-03 cond-mat.soft q-bio.BM
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
Binary icosahedral quasicrystals of hard spheres in spherical confinement
几何形状对粒子的局部和全局堆积的影响对于许多基础和应用研究主题都很重要，例如液体、晶体和玻璃的结构和稳定性。在这里，我们通过实验和模拟表明，在散装结晶成MgZn 2 Laves相的硬球状颗粒的二元混合物，自发地形成3D二十面体准晶在缓慢干燥的液滴。此外，70-80%的颗粒的局部对称性改变为MgCu 2 Laves相的对称性。这两个发现对于光子学应用是重要的。如果化学计量比偏离Laves相的化学计量比，我们的实验表明，MgZn 2的结晶几乎不受球形约束。我们的模拟表明，准晶形核远离球形边界，并沿五重对称结构。我们的研究结果不仅为三维准晶的成核和生长的粒子级研究开辟了道路，也为二元结晶的研究开辟了道路。
2019-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A patchy-particle 3-dimensional octagonal quasicrystal
University of Oxford（牛津大学）；Keio University（庆应义塾大学）；Consejo Superior de Investigaciones Científicas, CSIC（西班牙国家研究委员会）
该研究设计了一种基于二维阿曼-贝内克尔铺砌的三维八边形准晶体模型，通过颗粒状粒子的自组装实现，并探讨了其在DNA折纸或蛋白质设计中的潜在应用。
2025-11-25 cond-mat.soft
Cholesteric shells: two-dimensional blue fog and finite quasicrystals
本文研究了准二维胆甾相液晶壳层的相行为。我们的拓扑相位产生接近各向同性的过渡，并表明，他们在一个基本的方式从一个平面的几何形状上观察到的不同。对于球壳，我们发现了两种类型的准二维拓扑相：有限准晶和无定形结构，都是由混合物的多边形镶嵌的half-skyrmions。这些结构一般出现，而不是规则的双扭曲晶格，因为几何挫折，这不允许一个规则的六边形瓷砖弯曲的空间。对于环形壳，在局部曲率的表面的变化稳定的异质相，在那里的半skyrmions的六角晶格的hexagonal图案共存。通过在乳状液液滴表面自组装纳米壳层，可以在实验上获得准晶、非晶和异质结构。
2021-12-14 cond-mat.soft
Quasicrystals in a Monodisperse System
我们利用硬球颗粒通过二维方势阱相互作用的分子动力学模拟，研究了单分散体系中二维准晶的形成。我们发现，一个以上的稳定的结晶相可以形成一定值的方阱参数。在很低的温度下淬火液相，我们得到非晶相。通过加热该非晶相，我们获得了具有五重对称性的准晶结构。从稳定的结晶相和准晶的亥姆霍兹势的估计，我们得出结论，所观察到的准晶相可以是在特定的温度范围内的稳定相。
1999-05-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self Assembly of Soft Matter Quasicrystals and Their Approximants
最近在软物质系统中令人惊讶地发现了准晶体及其近似物，这提出了一种有趣的可能性，即这些结构可以在广泛的纳米和微米尺度组装中实现。理论上，软物质准晶体和近似物在很大程度上是熵稳定的，但它们形成的热力学机制仍然难以捉摸。在这里，我们使用计算机模拟和自由能计算，以证明一个简单的设计启发式组装准晶体和近似的软物质系统。我们的研究建立在以前的模拟研究的自组装的十二方准晶和近似的最小系统的球形粒子与复杂的，高度特定的相互作用势。我们展示了另一种基于熵的方法，用于组装十二方准晶和近似物，仅基于粒子功能化和形状，从而在更容易实现的键合和排斥体积相互作用方面重塑基于相互作用势的组装策略。在这里，球形结构单元用可移动表面实体官能化，以促进形成具有低表面接触面积的结构，包括非紧密堆积和多四面体结构。结构单元还具有形状多分散性，其中结构单元的子集偏离理想的球形形状，阻碍了紧密堆积晶体的形成。我们表明，三种不同的模型系统，这两个功能-移动表面实体和形状多分散性-一致组装准晶体和/或近似。我们认为，这种设计策略可以被广泛利用，以组装准晶体和近似的纳米和微米尺度。此外，我们的结果进一步解释了实验中软物质准晶的形成。
2011-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A one-component patchy-particle icosahedral quasicrystal
本文提出单组分斑片粒子系统，在模拟中通过方向性键合形成由互连二十面体构成的面心二十面体准晶，并证实其长程准周期序与熵稳定性，为非金属合金材料中实现准晶提供新途径。
2025-05-01 cond-mat.soft
Quasicrystalline Nanocrystal Superlattice with Partial Matching Rules
本文报道了一种具有部分匹配规则的准晶二元纳米晶超晶格，通过电子断层扫描和表面成像确定其三维结构，并结合实验与计算分析了镶嵌几何及稳定化因素，展示了纳米晶超晶格工程在缩小原子晶体与软物质组装结构差距方面的潜力。
2023-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Formation and Fluctuation of Two-dimensional Dodecagonal Quasicrystal
本文利用布朗动力学模拟揭示补丁粒子经退火自组装形成二维十二边形准晶的成核、扩展与网络涨落机制，并发现其与各向同性粒子系统相似。
2022-06-16 cond-mat.soft
Self-assembly of the decagonal quasicrystalline order in simple three-dimensional systems
对于一个三维系统，我们回答两个问题，如何简单的粒子系统可能是显示准晶体的顺序，什么系统的功能是最重要的准晶体的形成？具有各向同性对相互作用的单组分质点系是最简单的体系之一。我们证明了这样的系统可以驱动到三维十次（10倍）准晶态仅由纯粹的排斥，各向同性和单调的相互作用对势与两个特征长度尺度，没有吸引力。第二个问题，我们回答定义普遍的（几乎独立于对潜在的形状）有效的积分参数有关的径向分布函数的第一个峰值。的普遍性是通过演示的准晶体的顺序为绝对不同的相互作用势的粒子系统，无论是纯粹的排斥和吸引力，但具有相同的有效积分参数。简单的模型，如我们研究定性描述有效的相互作用在分子液体，软物质系统和金属合金的准晶已被实验观察到。
2015-08-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.chem-ph
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
Phase Field Crystal model for particles with n-fold rotational symmetry in two dimensions
介绍了一种二维n重旋转对称粒子的相场晶体模型。我们的方法是基于一个自由能的功能，取决于减少一个粒子的密度，强度的取向，和方向的取向，其中所有这些序参量取决于位置。该泛函被构造为使得对于具有轴对称的粒子（即，e. n = 2）H. Löwen [J. Phys.：康登斯Matter 22，364105（2010）]回收。我们讨论了稳定的功能和探索阶段发生的$1 \leq n \leq 6$。除了各向同性，条纹，三角形秩序，我们也观察到集群晶体与正方形，菱形，蜂窝状，甚至准晶对称。粒子的n重对称性对应于具有对称排列的斑块的胶体可以实现的对称性。我们解释如何，排斥以及有吸引力的补丁，在我们的模型中描述。
2022-03-31 cond-mat.soft
Soft-core particles freezing to form a quasicrystal and a crystal-liquid phase
研究了软核粒子通过双尺度势相互作用的系统。潜在的是负责在两个不同的，但可比的长度尺度的液体状态的结构因子的峰值，和一个类似的双峰结构是显而易见的分散关系。动态密度泛函理论在二维被用来确定两个新的状态，该系统，晶体液体状态，其中大多数的粒子位于晶格位置，但少数仍然是免费的，所以像一个液体的行为，和12倍准晶态。两者都存在，即使是深度淬火的液体，并发现在一个政权中，液体是不稳定的调制仅在较小的规模。结果，系统最初朝着小尺度晶体状态演化;然而，该状态不是自由能的最小值，并且因此系统随后尝试重新组织以产生较低能量的较大尺度晶体。这个动力学过程产生具有准晶畴的无序状态，并且甚至在这个大尺度线性稳定时也发生，即，这是一个非线性过程。通过控制初始条件，可以形成完美的准晶。使用布朗动力学模拟的结果证实。
2015-07-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.PS
Vacancy defects in square-triangle tilings and their implications for quasicrystals formed by square-shoulder particles
Utrecht University（乌得勒支大学）；University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）
研究正方形-三角形准晶中空位缺陷的热力学作用，发现缺陷通过组合混合增强熵增，从而稳定准晶相。
2026-09-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Density waves, dodecahedral geometry and structures of some spherical viral capsids
本文根据Landau结晶理论，从统一的角度考虑了牛乳头状瘤病毒衣壳中360个蛋白质的五角排列和一些较小的病毒衣壳的结构。为了模拟衣壳结构，我们将在朗道理论框架下构建的平面五角彭罗斯准晶格（PPQ）通过不同大小的十二面体网映射到球体上。提出了六种不同的最简单的网络，包含从60到360个位置被蛋白质占据。屈曲的最初平面的衣壳面和平滑共轭的蛋白质订单在相邻的面被考虑到通过两个条件施加的衣壳自由能的最小化。这种条件最小化的结果在两个组件的相子应变场，它描述了自洽重建的准晶订单位于十二面体的球。以这种方式获得的所有六个手性结构与众所周知的球形病毒衣壳的手性结构非常相似。提出的理论解释了小型和中型病毒衣壳中蛋白质组织的一些一般特性。
2014-02-02 cond-mat.soft
Crossover from three- to six-fold symmetry of colloidal aggregates in circular traps
在足够低的温度和高密度下，二维（2d）的排斥性球形粒子形成具有六重对称性的紧密堆积结构。相比之下，当粒子间相互作用具有吸引的各向异性分量时，该结构可以表现出相互作用的对称性。本文研究了二维圆形势阱中球形粒子通过各向同性排斥势和三重对称吸引势相互作用的悬浮体系。我们发现，由于粒子间和外部电位之间的竞争，粒子自组织成三重或六重对称的结构，这取决于陷阱的宽度。对于中间阱宽度，形成核-壳结构，其中核具有六重对称性，并且壳是三重对称性。当陷阱的宽度随时间周期性变化时，胶体结构的对称性也发生变化，但不一定遵循相应的静态陷阱的对称性。
2018-09-12 cond-mat.soft
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
Design of linear block copolymers and ABC star terpolymers that produce two length scales at phase separation
本研究基于随机相位近似，提出线性嵌段共聚物和ABC星形三元共聚物的设计标准，使相分离时产生比值为1.93的两个长度尺度，以利于形成准晶体，并指出两种易于合成的模型。
2023-10-11 cond-mat.soft nlin.PS
Modeling of many-body interactions between elastic spheres through symmetry functions
具有软壳的球形颗粒的简单模型已经被证明可以自组装成许多晶相甚至准晶。然而，大多数这些模型依赖于一个简单的成对相互作用，这通常是一个有效的近似只有在小变形的限制，即低密度。在这项工作中，我们考虑了一个多体但简单的模型与球壳的变形的弹性能量的评价。然而，所得到的能量评估对于在模拟中直接使用来说相对昂贵。我们显着降低了相关的数值成本，通过使用一组对称函数拟合的潜力。我们提出了一种方法，用于选择一组合适的对称函数，捕捉粒子环境中最相关的功能，以系统的方式。拟合的相互作用势，然后在蒙特卡罗模拟绘制系统的二维相图。该系统被发现形成流体和六方晶相。
2020-05-29 cond-mat.soft
Glassy dynamics of dense particle assemblies on a spherical substrate
我们用分子动力学模拟研究了一个被限制在球形基底上的致密单组分质点系。我们更具体地研究了系统的结构和动力学性质的演变时，改变控制参数，温度和衬底的曲率。我们发现，在低温下的动力学变得玻璃化，与一个强大的放缓的松弛和动力学异质性的出现。普遍的本地$6$折叠顺序是挫折的曲率，我们详细分析了静态和动态的粒子组装的拓扑缺陷的作用。
2018-03-01 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
