非平衡驱动下斑块粒子耗散性自组装：一种计算研究

受生物学启发并采用纳米技术，斑块粒子自组装已成为构建模拟具有多样功能的自然系统复杂结构的关键机制。本文探讨了在非平衡条件下斑块粒子耗散性自组装，以克服平衡组装的限制。利用广泛的蒙特卡罗(mc)和分子动力学(md)仿真，我们提供了外部力——类似自然和化学过程——对组装速率和由8、10和13个斑块粒子组成的成品稳定性的影响的见解。通过在mc中实施有利于键合的驱动力或在md中施加脉冲方波势能，我们的仿真揭示了这些外部驱动在加速组装动力学和增强结构稳定性中的作用，证据为首次组装时间的缩短以及系统保持在已组装状态持续时间的增加。通过分析序参数、熵产生、键合动力学和粒子间力，我们揭示了这些进步背后的机制。我们还通过模拟100个斑块粒子的大型系统验证了关键发现。我们的全面结果不仅阐明了外部刺激对自组装过程的影响，也为利用斑块粒子构建新型纳米结构开辟了广阔的应用前景。