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
Theoretical description of a DNA-linked nanoparticle self-assembly
与DNA链相连的纳米颗粒是自下而上纳米技术的有前途的基石，理论上的理解对未来的发展很重要。在这里，我们建立在高分子物理学的方法，提供理论描述的平衡聚类和动力学，以及自组装动力学的DNA连接的纳米粒子。惊人的协议之间的理论和分子建模的DNA拴系纳米粒子观察。
2010-07-06 cond-mat.soft
Building blocks of non-Euclidean ribbons: Size-controlled self-assembly via discrete, frustrated particles
研究通过颗粒模型分析负曲率带状组装中微观形状与介观行为的联系，发现自限制依赖有限内聚相互作用范围且离散非线性可引发多畴组装，为尺寸可编程胶体颗粒设计提供指导。
2022-10-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-assembly of amphiphilic peanut-shaped nanoparticles
我们利用计算机模拟研究了Janus型两亲性花生状纳米粒子的自组装过程，发现了与分子表面活性剂研究中常见的堆积思想相一致的簇、双层和胶束相。然而，包装参数并不能解释我们观察到的分层自组装动力学，也不能解释双层和多面体的共存。这种共存表明，我们的模型的实验实现可以实现两个竞争有序结构中的任何一个的多能组装。
2010-02-19 cond-mat.soft
Co-assembly of Janus nanoparticles in block copolymer systems
嵌段共聚物是控制胶体局部化的理想基质。此外，各向异性纳米颗粒如Janus纳米颗粒具有额外的取向自由度，这可以在由嵌段共聚物制成的高度有序材料的形成中发挥关键作用。这项工作提出了一种介观模拟方法来断言Janus纳米粒子在嵌段共聚物混合物中的共组装，发现了许多与纯Janus胶体分散体相关的聚集和有序构型形成的实例。与化学上均匀的中性纳米粒子的比较确定了Janus纳米粒子不太容易引起沿层状域的桥接，因此是在界面处分离纳米粒子的破坏性较小的方式。不对称嵌段共聚物和不对称Janus纳米颗粒的组合可以导致胶体在嵌段域之一内的偶数层中的组装。
2019-08-12 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
Novel polymer nanocomposite composed of organic nanoparticles via self-assembly
我们报道了一类新型的聚合物纳米复合材料，其由分散在聚合物基体中的有机纳米颗粒组成，粒径为30-120 nm。质子化聚（4-乙烯基吡啶）-r-聚丙烯腈与两亲性间胺黄染料分子在水溶液中通过静电相互作用自组装形成有机纳米粒子。一个强烈增宽的拉曼位移带被探测到，这表明存在增强的光电性能从聚合物纳米复合材料。本文以无规共聚物聚电解质和介晶两亲分子为设计的自组装结构单元，为有机纳米粒子的制备提供了一条新的途径。
2009-03-20 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
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
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
Reshaping elastic nanotubes via self-assembly of surface-adhesive nanoparticles
具有宏观尺寸的弹性片材容易通过弯曲和拉伸而变形。然而，通过机械操作来塑造纳米片是很困难的。在这里，我们表明，纳米粒子自组装可以用于这一目的。通过蒙特卡罗模拟，我们证明了粘附在弹性纳米管外表面上的球形纳米颗粒可以通过曲率介导的相互作用自组装成线性结构。我们发现纳米颗粒在可拉伸的纳米管上排列成环状或螺旋状，在具有高拉伸刚性的纳米管上排列成轴向弦状。这些自组装结构与各种变形的纳米管轮廓密不可分，这些轮廓可以通过调节纳米颗粒的浓度、纳米颗粒-纳米管直径比和纳米管的弹性特性来控制。我们的研究结果打开了设计纳米颗粒负载的管状纳米结构与定制的形状，在材料科学和纳米医学的潜在应用的可能性。
2011-01-05 cond-mat.soft
Self-assembly of flexible patchy nanoparticles in solution
School of Physics and Information Engineering, Shanxi Normal University（山西师范大学物理与信息工程学院）
本研究通过模拟探究了柔性斑点纳米颗粒自组装行为，揭示了不同因素对结构转变的影响，为设计药物载体提供了新思路。
2026-02-06 cond-mat.soft
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
Thermodynamic size control in curvature-frustrated tubules: Self-limitation with open boundaries
我们使用计算建模来研究几何受挫组件，其中的局部包装几何的子单元是不兼容的统一的，无应变的大规模组装的基于粒子的模型的组装热力学。该模型考虑离散的三角形亚基，驱动组件朝向一个封闭的，六边形有序的小管，但具有局部有利于负高斯曲率的几何形状。我们使用动态蒙特卡罗模拟和增强的采样方法来计算自由能景观和相应的自组装行为作为控制组装驱动力和挫折的大小的实验可访问的参数的函数。结果确定了有限温度自限制组装发生的参数范围，其中平衡组装尺寸分布在明确定义的有限尺寸附近急剧达到峰值。模拟还确定了两种机制，系统可以逃脱挫折和组装到无限的大小，并确定抑制无限增长的亚基的粒子尺度特性。
2021-09-02 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
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
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
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
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
Dispersed, condensed and self-limiting states of geometrically frustrated assembly
该研究提出一个通用的最小化几何受挫组装模型，通过模拟和连续介质理论分析其热力学，发现有限温度下自限制状态在中等受挫时稳定，且其相边界受温度控制，凸显了平移熵和构象熵的关键作用。
2023-08-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
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
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
Stress accumulation versus shape flattening in frustrated, warped-jigsaw particle assemblies
本文提出一种“翘曲拼图”二维粒子模型，结合数值模拟与连续介质弹性理论，揭示了由粒子微观特性产生的大尺度应力梯度如何实现自限制的各向异性带状组装，并阐明了其尺寸控制的弹性机制与上下限。
2022-04-08 cond-mat.mtrl-sci 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
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
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
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
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
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
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
Effects of non-pairwise repulsion on nanoparticle assembly
静电相互作用提供了一种方便的方式来调节纳米颗粒，胶体和生物分子之间的相互作用，因为它们可以通过溶液pH值或盐浓度进行调节。虽然盐的存在提供了一种简单的方法来控制净粒子间的相互作用，由静电屏蔽引起的非线性使得难以量化的相互作用的强度。特别是，当带电粒子聚集成团簇或聚集体时，非线性效应使相互作用强烈非成对。在这里，我们报告的布朗动力学模拟研究的效果，非成对性质的静电相互作用的纳米粒子组装。我们比较这些模拟系统中的静电建模由一个严格的成对汤川势。我们发现，这两个系统显示出一个狭窄的范围内的参数空间的颗粒形成有序的晶体。与该范围相邻的是净相互作用太弱而不能稳定聚集结构的区域，或者是足够强而使系统在动力学上被困在凝胶中的区域。非成对电位不同于成对系统中的外观的非晶相强带电粒子。这个阶段的出现是因为多体静电相互作用限制了组件中可实现的最大密度。
2019-02-07 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
Self-limiting stacks of curvature-frustrated colloidal plates: Roles of intra-particle versus inter-particle deformations
本文通过理论与粗粒化模拟研究 curvamer 柔性壳状粒子的自限制堆叠，揭示粒子内弯曲刚度与粒子间间隙柔顺性之比及吸引作用程如何控制受挫传播和尺寸转变。
2024-03-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Assembly of Complex Colloidal Systems Using DNA
本文综述了DNA编程胶体自组装领域的最新进展，涵盖DNA包覆颗粒的有效相互作用设计、动态自组装路径、DNA origami复合亚基构建有限尺寸多组分结构，并展望了基于动力学理论实现多目标结构获取和能量耗散稳定新材料的前景。
2024-09-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Perspective: Geometrically-Frustrated Assemblies
这种观点将概述一个新兴的范例自组织软材料，{ \it几何挫折组件}，其中自组装元件（如颗粒，大分子，蛋白质）之间的相互作用有利于本地包装图案，不兼容的统一的全球秩序的组装。该分类适用于广泛的材料组装体，包括自扭转蛋白质丝束、淀粉样纤维、手性近晶和膜、颗粒包被液滴、弯曲蛋白质壳和相分离脂质囊泡。在组装体中，几何挫挫导致了许多异常的结构和热力学性质，包括非均质和内应力平衡结构、自限组装和平衡组装结构中的拓扑缺陷。这种观点的目的是1）突出统一的原则和后果的几何挫折在软物质组件，2）分类已知的不同的“模式”的挫折和审查相应的实验例子，和3）描述尚未解决的突出问题的独特性质和行为的这一广泛的系统类别。
2016-09-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
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
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
Geometrically Frustrated Assembly at Finite Temperature: Phase Transitions from Self-Limiting to Bulk States
本文通过二维晶格模型的 Monte Carlo 模拟，揭示几何阻挫自组装由浓度逾渗和降温/降阻挫两种机制驱动，从自限制畴转变为缺陷体态的相图与规律。
2025-08-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Growth mechanism of nanostructured superparamagnetic rods obtained by electrostatic co-assembly
我们报告的纳米结构棒的生长制造的静电共组装氧化铁纳米粒子和聚合物之间。γ-Fe_2O_3和磁赤铁矿的粒径分别为6.7 nm和8.3 nm，多分散性较窄。共组装由i）聚合物和颗粒之间的静电相互作用和ii）外部施加的磁场的存在驱动。棒的特征在于大的各向异性因子，直径为200 nm，长度为1 - 100 μ m。在目前的工作中，我们提供了第一次作为离子强度和浓度的函数的棒的形态图。我们表明存在一个临界纳米粒子浓度和一个临界离子强度超过该杆不形成。在中间制度，只有曲折和分支的聚集体被检测到。在较高的浓度和较低的离子强度下，产生具有超顺磁性的线性和刚性棒。根据这些数据，提出了一种杆形成的机制。该机制分为两个步骤：球形颗粒团簇的形成和生长，以及由磁偶极相互作用引起的团簇的排列。就这些过程的动力学而言，团簇的生长和它们的排列伴随发生，导致颗粒或小团簇的连续增长，以及棒状结构的焊接。
2010-10-14 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
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
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
Magnetic Tilting in Nematic Liquid Crystals driven by Self-Assembly
自组装是设计多功能材料的关键机制之一。软杂化材料包含不同性质的组分，并表现出竞争性相互作用，从而驱动自组织成为具有特定功能的结构。在这里，我们展示了一种新型的磁性混合材料，其中的分子倾斜可以通过一个微妙的平衡之间的拓扑辅助的胶体自组装的\rev{magnetic nanoparticles}和各向异性分子之间的相互作用在液晶矩阵操纵。
2021-04-06 cond-mat.mtrl-sci 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
Organic versus Hybrid Coacervate Complexes : Co-Assembly and Adsorption Properties
我们报道了由聚电解质-中性嵌段共聚物和带相反电荷的纳米胶体制成的凝聚复合物的共组装和吸附性质。仔细研究的纳米胶体是离子表面活性剂胶束和高度带电的7 nm氧化铈（CeO 2）纳米粒子。静态和动态光散射被用来研究的有机和杂化复合物的微观结构和稳定性。采用低温透射电子显微镜（Cryo-TEM）对CeO 2基复合物的微观结构进行了分析，发现复合物的核心是由密集堆积的纳米颗粒组成的团簇。在感兴趣的浓度范围内，c = 10-4 -lwt. %时，基于表面活性剂的复合物显示出临界缔合浓度（CAC），而纳米颗粒-聚合物杂化物则没有。用驻点吸附反射法研究了配合物在cac上的吸附性能。吸附量作为时间的函数测量的聚合物和复合物使用带阴离子电荷的二氧化硅和疏水性聚（苯乙烯）基板。结果发现，所有的配合物容易吸附在这两种类型的基板高达1 - 2毫克m-2的水平在静止状态。然而，冲洗后，吸附层被除去的表面活性剂为基础的系统，但不是氧化铈簇。至于溶液性质，这些发现被解释在一个临界缔合浓度，这是非常不同的有机和混合配合物。
2007-12-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
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
Tuning Optical Properties of Self-Assembled Nanoparticle Network with External Optical Excitation
DNA驱动的自组装使得由于特定的沃森-克里克相互作用而精确定位胶体纳米颗粒成为可能。这种自组装方法的另一个重要特征是通过控制介质的温度来实现其可逆性。在这项工作中，我们研究了另一种机制来控制DNA功能化的金纳米粒子的结合/解结合过程的潜力。我们利用可以被金纳米颗粒吸收的激光辐射来加热它们的网络并使其解离。在这里，我们表明我们可以通过外部光激发来主动控制纳米颗粒网络的光学性质。我们发现，通过用绿色手持激光器照射该结构，与未被激光照射的样品的透射率相比，总透射率可以增加~30%。类似地，光学显微镜图像表明纳米颗粒网络从不透明转变为透明，而纳米颗粒在激光照射停止后再次形成网络。我们的研究结果证明，光激发可以用来定制的结构，从而DNA自组装纳米粒子网络的光学性质。
2021-04-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
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
Elastic interactions between colloidal microspheres and elongated convex and concave nanoprisms in nematic liquid crystals
我们研究了不同形状和尺寸的胶体颗粒分散在一种非线性流体中时的相互排列和相互作用。凸五边形和凹星形纳米棱柱和微球诱导偶极或四极指向矢结构。随之而来的弹性对之间的相互作用的微球和纳米棱镜是高度依赖于纳米粒子的形状是全方位的吸引力的凸棱镜，但强烈的各向异性的凹棱镜。由于球形颗粒引起的弹性形变导致复杂形状的纳米颗粒在远大于微球尺寸的距离处的明确的排列。我们的特征的弹性对相互作用力，扭矩和结合能的距离和角度的依赖性。所研究的弹性介导的自组装金属和介电纳米粒子具有不同的形状和大小开辟了新的可能性，自组装为基础的制造结构介观复合材料与预先设计的性能。
2016-12-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
