用于复杂结构自组装的简单对势的逆设计

通过粒子在纳米尺度的自组装来合成复杂材料，为实现新颖材料特性提供了机遇。然而，创造实验上可行的粒子间相互作用策略的逆设计过程极具挑战。各向同性对势优化的标准方法往往趋于过拟合，导致解具有过多特征与长度尺度，难以映射到机理模型。本文引入一种简单对势的优化方法，其在直接仅考虑与自组装最相关的那些长度尺度的同时，最小化复杂目标结构的相对熵。我们的方法通过迭代更新过程，使目标对分布函数相对于拟设分布函数的相对信息最大化。在此过程中，我们从对势的傅里叶谱中滤除高频，得到在实空间中更平滑、更简单的相互作用势，因而可能更易实现。我们表明，相较未滤波优化的势，由该方法得到的对势能更鲁棒地组装其目标结构，且对优化方法参数不敏感。