球形基底上星型共聚物自组装形成的斑块粒子：带颜色约束的几何问题中的Thomson解

已知受限或几何阻挫会改变软物质（包括共聚物熔体）的结构，并因此可用于调控结构与性质。此处我们利用粗粒化耗散粒子动力学模拟，研究受限在球壳中的ABC与ABB 3-臂星型共聚物的自组装。在块体与平坦几何中，ABC星型形成六边形铺砌，但这在球几何中在拓扑上被禁止，通常通过将五边形砖块引入而缓解。然而，ABC星型的分子结构意味着一个额外的“颜色约束”，其仅允许偶铺砌（所有多边形具有偶数条边），我们研究这些同时约束的效应。我们发现ABC与ABB系统均形成球形铺砌图案，其类型依赖于球基底的半径。对于小球形基底，所有解对应于在球上放置可移动排斥电荷的Thomson问题的图案。在ABC系统中，我们发现三种共存且可能不同的铺砌，每种颜色各一种，每一种同时求解Thomson问题。除最小基底外，我们发现具有看似简并自由能但出现概率不同的竞争解。统计上，一个无法区分B与C的观察者可根据A畴的结构判断系统是ABC还是ABB星型共聚物系统。