多面体壳层自组装的设计策略

对复杂结构自组装的调控是材料科学中长期存在的挑战，尤其在胶体尺度上，因为所需的组装路径常因无定形聚集体的形成而在动力学上偏离。本文详细研究了每个顶点具有五个接触点的三种阿基米德壳层（即二十面体、扭棱立方体和扭棱十二面体）的自组装问题。我们使用具有五个相互作用位点（或斑块）的斑块粒子作为构建单元模型，并将组装问题重新表述为斑块-斑块相互作用的布尔可满足性问题(SAT)。这使我们能为所有目标找到有效设计，并有选择地抑制不期望的结构。通过调节斑块的几何排布与特异性相互作用，我们证明降低构建单元的对称性可减少竞争结构的数量，从而显著提高目标结构的产率。这些结果确立了SAT组装作为解决逆设计问题的宝贵工具。