【摘 要】
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胶体晶体,就是由胶体颗粒组成的有序阵列结构。为了获得具有特定功能的材料,我们通常会通过调控胶体颗粒的自身性质和自组装环境两个方面,改变一定的参数,以制备我们所需求的胶体晶体。尤其在光学领域,胶体晶体成为一种理想的光子晶体,是具有良好光学效应的材料,成为了人们关注的重点。在本研究中,我们采用了一种新颖的自组装方式-动力学自组装,与传统的自发性的自组装相比,这类自组装需要外界持续不断的输入能量,因此系
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胶体晶体,就是由胶体颗粒组成的有序阵列结构。为了获得具有特定功能的材料,我们通常会通过调控胶体颗粒的自身性质和自组装环境两个方面,改变一定的参数,以制备我们所需求的胶体晶体。尤其在光学领域,胶体晶体成为一种理想的光子晶体,是具有良好光学效应的材料,成为了人们关注的重点。在本研究中,我们采用了一种新颖的自组装方式-动力学自组装,与传统的自发性的自组装相比,这类自组装需要外界持续不断的输入能量,因此系统往往远离平衡态,所产生的结构也是处于“动态平衡”下的结构。这种方式可以形成在平衡态自组装下所不能得到的非常有趣的结构。本文中,我们利用Lammps软件进行了分子动力学模拟,研究了椭球胶体颗粒和小球胶体颗粒的混合体系在动力学边界下的自组装,我们采用了以正弦方式振荡的边界。我们发现在这种动力学边界下,带电的椭球胶体颗粒和小球胶体颗粒的混合体系能够形成在静止边界中无法形成的单层的准二维结构,且椭球的取向垂直于边界排列。其次,我们可以通过改变粒子的电荷比来改变层内的结构,形成了包括2,以及2的三种具有不同晶格的层内结构。我们通过计算三种晶格的Madelung晶格能解释了这种转变。此外,我们发现,当边界板距离增加并且粒子数增加的情况下,我们还能够形成多层的结构,显示了这种动力学边界自组装的适用性。随后,我们计算了形成的二元准二维结构的胶体晶体的连续波谱中的束缚态,展现了这种二元光子晶体独特的光学性质,最后,我们研究了不带电的混合体系,发现在振荡边界的影响下,二元混合体系出现了椭球垂直排列且分层的S相,椭球平行边界排列的H相,以及椭球方向既不平行也不垂直于边界的L相。在三种相中,小球均聚集在一起,整体形成了小球与椭球的宏观相分离。
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