你的螺旋陀螺结构如何生长？：软物质超分子网络晶体的介原子视角

我们提出一个框架，从介原子构建单元的角度理解软物质中形成的超分子网络晶体，即两亲性分子的集体组合，其扮演的角色类似于硬物质晶体中的原子或分子亚单元。尽管介原子的概念在类球或类柱（胶束状）畴的晶体排列中直观且被广泛使用，但对于三重周期网络晶体（如双螺旋陀螺或双金刚石结构）中具有物理意义的构建单元的类似概念，因双网络的复杂双连续畴形状与互穿拓扑而变得模糊。聚焦于二嵌段共聚物熔体的例子，我们提出将三重周期网络晶体分解为一组唯一介原子构建单元的通用规则，由此得到的介原子体积是非凸的且由光滑曲面围成，不同于类球或类柱介原子相关的更熟悉的多面体形状。我们分析了这些介原子的形状、内部结构，以及重要的其与邻近介原子单元的局部堆积。假设介原子是动力学有利的中间结构，其局部形状与堆积在长时间尺度上模板化网络晶体组装，我们提出并研究了一种针对三种不同立方双网络晶体的介原子组装最小能量模型，该模型预测了互穿与表面生长的详细动力学图像。我们讨论了超分子软物质网络晶体介原子描述的潜在扩展与细化、在前驱海绵相及有序立方网络中可塑介原子单元的实验观测，以及观察原始前晶态中介原子的可能性。