棒状粒子的扩散驱动自组装：正方形晶格上的蒙特卡洛模拟

通过蒙特卡洛模拟研究了棒状粒子的扩散驱动自组装。棒表示为线性$k$-mers（即占据$k$个相邻位点的粒子）。在初始状态，使用随机顺序吸附算法将它们沉积到尺寸为$L\times L$的二维正方形晶格上直至堵塞浓度。晶格尺寸$L$从$128$变化到$2048$，沿$x$和$y$轴均施加周期边界条件，而$k$-mers的长度（决定长宽比）从$2$变化到$12$。沿$x$和$y$方向取向的$k$-mers（分别为$k_x$-mers和$k_y$-mers）等概率沉积。在模拟过程中，分别计算了同种$k$-mers之间以及不同种$k$-mers之间的种内和种间接触数。还检验了沿$k$-mers纵轴或横轴的实际位移偏移比以及系统的电导率。对于初始随机构型，短和长$k$-mers表现出截然不同的自组织行为。对于长$k$-mers（$k\geq 6$），确定了扩散驱动空间分离（自组装）的三个主要阶段：反映堵塞态破坏的初始阶段、反映连续簇粗化和迷宫图案形成的中间阶段，以及反映对角条纹畴形成的最终阶段。对两种人工构造的初始构型的额外检验表明，这种对角条纹畴图案是一个吸引子，即任何$k$-mers的空间分布都倾向于转变为对角条纹。然而，弛豫到稳态的时间随晶格尺寸增大而显著增加。