非互易相互作用对具有可调各向异性的胶体自组装的影响

违反牛顿第三定律的非互易有效相互作用在许多生物系统中出现，但也可以在合成胶体系统中设计。最近研究表明，这种非互易相互作用对整体集体行为和图案形成有巨大影响，但也能影响粒子尺度的聚集过程。这里我们关注非互易性对（原本被动的）具有各向异性相互作用的胶体系统自组装的影响，该相互作用的特性可通过外场调节。在没有非互易性时，即平衡条件下，胶体形成具有极长寿命的聚集体[Kogler et al., Soft Matter 11, 7356 (2015)]，表明动力学俘获。这里我们基于二维布朗动力学模拟，研究该模型的非互易版本，包含两个物种，具有互易各向同性但非互易各向异性相互作用。我们发现非互易性诱导了粒子对和自组装初期形成的小聚集体的有效推进，这是非互易性诱导非平衡的迹象。这些初始团簇的形状和稳定性强烈依赖于各向异性程度。在较长时间，对于弱非互易相互作用，我们发现大的（甚至跨越系统的）团簇，其中单个粒子可以在边界逃逸和进入，这与被动情况下同时出现的小刚性聚集体形成鲜明对比。在这个意义上，弱非互易性缩短了聚集过程。增加非互易程度（从而推进），如果相互作用是弱各向异性的，我们甚至观察到大规模相分离。相反，具有强非互易性和各向异性的系统基本上保持无序。总体而言，非互易相互作用被证明使被动情况下中断自组装的刚性聚集体失稳，帮助系统克服动力学势垒。