Computer Simulation of Self-assembly of Structure from an Ensemble of Nanoparticles

Abstract

Self-assembly is one of the methods utilized to create intricate geometry-based structures at the nanoscale. Earlier research in this field has shown that the formation of multiparticle structures using this technique is primarily achievable through gradual assembly, where a new particle is connected with a previously formed cluster. But step-by-step construction requires additional expenses and may result in defects within the already formed structures. If step-by-step assembly is not appropriate, a structure can be formed from a ensemble of particles without additional influence, but it is uncertain whether the probability of structure formation and the process selectivity are high. The paper presents a mathematical model that demonstrates how to derive a structure from an ensemble of particles, describes its implementation through software, and proposes the result of computational experiments

Самосборка — один из методов, используемых для создания сложных геометрических структур на наноуровне. Более ранние исследования в этой области показали, что формирование многочастичных структур с использованием этого метода в первую очередь достижимо путем поэтапной сборки, когда новая частица присоединяется к ранее образованному кластеру. Но поэтапное формирование требует дополнительных затрат и может привести к дефектам уже полученных конструкций. Если поэтапная сборка невозможна, то структура может быть сформирована из ансамбля частиц без дополнительного воздействия, но неясно, высока ли вероятность структурообразования и является ли процесс селиктивным. В статье представлена математическая модель, которая демонстрирует, как получить структуру из ансамбля частиц, описывает ее реализацию с помощью программного обеспечения и предлагает результаты вычислительных экспериментов