经典流体中条纹序的开始：来自晶格气体混合物的启示

当两种具有相互亲和力的分子物种混合在一起时，在低温下会出现各种自组装相，这取决于同类和异类相互作用的形态。其中，条纹相——一种类型的层与另一种类型的层有规律地交替排列——在材料科学中占有重要地位，例如出现在超导掺杂反铁磁体的结构中。条纹图案对于功能材料的设计至关重要，在光电子学、传感和生物医学中都有应用。在纯经典背景下，一个悬而未决的问题是，球对称粒子相互作用必须具备哪些特征才能促进条纹序。在这里，我们针对两种粒子物种的晶格气体混合物解决了这一挑战，其平衡性质通过Wang-Landau抽样的蒙特卡洛模拟在平面和球面几何形状以及物种化学势相等的条件下精确确定。有些令人惊讶的是，条纹可以从差异很大的非核相互作用中涌现，这些相互作用表现为排斥性同类相互作用与主要吸引性异类相互作用的各种组合。除了条纹，我们的研究还揭示了晶体和类晶体结构、团簇晶体以及网络结构，这大大拓宽了可能图案的目录。总的来说，我们的研究表明，条纹比通常认为的更普遍，因为它们可以由几种不同的机制产生，从而解释了为什么在铜酸盐材料、生物材料和纳米颗粒薄膜等多样化的系统中都能观察到条纹图案。