通过宏观键限制形成平衡凝胶

限制流体中粒子间可形成的吸引性物理“键”的数量，可将通常的分离相变抑制到极低的粒子浓度，从而允许形成开放、逾渗且均匀的状态，恰当地称为平衡或“空”凝胶。这一概念的大多数演示都通过各向异性（斑块）吸引力直接限制了微观粒子价态；然而，为了获得更大的实验可调性和响应性，一种替代的宏观价态限制将是可取的。本文探讨的一种可能性是使用主粒子，其吸引力通过次级连接粒子物种介导。在这样的系统中，连接粒子与主粒子的比率作为平均微观价态的宏观控制参数。我们表明，由 Wertheim 一阶微扰理论预测的这种系统的相行为与平衡凝胶的形成一致：在低和高连接粒子与主粒子比率下，对应于两相分离转变的主粒子浓度均被显著抑制。广泛的分子动力学模拟验证了这些理论预测，但也揭示了理论中忽略的键合粒子环的存在。这种环导致致密化并抑制逾渗，因此可行的空凝胶状态条件范围相对于 Wertheim 理论预测有所缩小。