フレキシブルで曲がった粒子の自己制限アセンブリにおける幾何学的フラストレーションに焦点を当てる

変形可能で自然に曲がったシェル状コロイド粒子の広範なクラスにおける幾何学的フラストレーションが、粒子の寸法をはるかに超える有限サイズのスタックの自己制限アセンブリを引き起こすことを示します。粒子間の接着が適合的スタッキングを好むとき、粒子の形状はスタック内での曲率の集中を必要とし、最終的に基底状態のスタックサイズを有限値に制限する曲げコストの超広範な蓄積につながります。連続体理論と粒子ベースのシミュレーションを組み合わせて、自己制限サイズは粒子内部の剛性と粒子間の接着の比率によって制御されることを示し、数個から数十個の粒子まで調整されたアセンブリサイズを実現します。自己制限アセンブリの範囲は、曲率集中の熱力学的コストを回避する「フラストレーション回避」の二つの構造モードによって定義されます。重要なことに、これらのモードのそれぞれは、接着範囲や接着のパッチ性の適切な選択を通じて抑制することができ、コロイドビルディングブロックの形状フラストレーション、結合、および変形性の相互作用を介して有限アセンブリサイズをプログラムするための実現可能な戦略を提供します。