球面上棒状粒子的紧密堆积

我们利用模拟退火和分子动力学模拟，研究了受限切向附着于球面的短硬球柱的最优堆积。对于多达十二个粒子的团簇，我们描绘了最紧密堆积构型的几何形状随长径比 $L/D$ 的变化，其中 $L$ 为柱长，$D$ 为棒的直径。我们发现团簇结构极为丰富。对于更大的团簇，我们发现直至约 100 个粒子的最佳堆积构型高度依赖于精确的粒子数与长径比。对于甚至更大的团簇，我们发现极短棒（$L/D = 0.25$）主要形成无序团簇，而稍长棒（$L/D = 0.5$ 或 $1$）倾向于呈现类近晶域的全局棒球状几何结构，类似于大规模向列型壳层的行为。我们的结果为乳滴界面捕获的胶体棒实验可实现的体系提供了预测。