理解硬凸多面体晶体组装中的取向无序

已知硬凸多面体的自发自组装会形成取向无序的晶体相，其中粒子取向并不遵循晶体位置排布相同的模式。在硬粒子系统中已报道了一种具有离散转动迁移率的独特取向相。本文中，我们提出了一种基于独特取向的算法检测来表征晶体取向相的新分析方法。利用该方法，我们沿蒙特卡洛模拟轨迹收集了离散取向的完整统计，并观察到粒子在它们之间被均等划分，且具有特定的两两取向差值。这些特征在压力范围内保持恒定，且不依赖于转动迁移率。该离散迁移率是一种独特平衡热力学相的特征，在性质上不同于具有连续取向的自由转动塑性相。具有冻结粒子取向的高压力行为属于同一描述的一部分，而非非平衡受阻态。我们引入了取向序的精确概念，并证明该系统在晶胞层面上处于最大无序，尽管单个粒子只能取少数离散取向。我们报告了此相在五种多面体形状中以及围绕其中两种系统构建的形状族中的存在。发现粒子与晶体学点群之间的对称性失配是该相出现的预测性指标。