多孔胶束中间相组装的相互作用与设计规则

多孔中间相是指在富含粒子的背景流体中存在明确界定的粒子耗尽“空隙”空间的结构，它可以通过具有竞争性吸引与排斥的各向同性成对相互作用的胶体粒子自组装而成。尽管此类结构在技术应用（如过滤、催化、吸收等）中可能具有广泛兴趣，但相对较少的研究探讨了导致这些形态的相互作用，以及它们与产生其他微观相分离结构（如团簇）的相互作用之间的比较。在本工作中，我们使用统计力学的逆方法来设计形成多孔中间相的模型各向同性成对势。我们表征了所得的多孔结构，将成对势的特征与目标孔径和粒子堆积分数相关联。前者主要由设计的成对势排斥势垒的幅度与范围编码，而后者由吸引势阱深度编码。我们观察到关于目标形态堆积分数的权衡：较大的值支持更球形且单分散的孔，这些孔自身组织成周期性结构；而较小的值产生更具流动性的孔，它们不组装成有序结构，但在更大的堆积分数范围内保持稳定。最后，我们评论了在当前逆设计方法中目标特定孔径的局限性，并描述了克服这些局限性的未来方向。