纳米组分自组装成复合结构：朗之万方程的推导与模拟

通过多尺度方法分析了纳米组分自组装成病毒、纳米胶囊或其他复合结构的动力学。目标是实现可预测性，并保留构成复合结构形成与稳定性的关键原子尺度特征。我们从全原子描述、刘维尔方程以及表征系统纳米尺度特征的有序参数出发。通过多尺度微扰技术，从刘维尔方程推导出有序参数随机动力学过程的斯莫卢霍夫斯基型方程。分析了具有内部原子结构的纳米组分自组装成复合结构的过程，并推导了生长速率。应用包括从衣壳蛋白组装病毒衣壳、从主要亚基组装核糖体，以及从纤维和纳米颗粒组装复合材料。我们的方法克服了其他粗粒化方法中忽略纳米尺度构型对原子涨落影响的误差。我们考虑了有序参数对原子涨落统计的影响，这些涨落贡献了驱动有序参数演化的熵力和平均力。该方法为计算机模拟自组装提供了一种高效算法，而其他方法由于扩散特征时间与复合特征时间的分离，严重限制了时间步长。鉴于我们的方法无需针对每个新应用重新校准，它提供了一种估算组装速率的方法，从而有助于发现自组装路径和动力学死端结构。