磁响应椭球二元胶体定向组装的可控结构调控与磁各向异性效应研究

本研究针对磁响应性椭球与球体二元胶体体系的定向组装难题，通过蒙特卡洛模拟结合椭球-偶极子模型，系统分析了粒子各向异性、介质渗透性及浓度比对二维受限空间中结构形成的影响。研究团队验证了顺磁/抗磁球体组装结构的取向对称性调控规律，并首次报道了顺磁球体与抗磁椭球混合体系可形成可调开放式三角密堆结构和互联链状有序相。该工作为多元胶体材料的磁控精准组装提供了新策略。

　　

研究人员通过蒙特卡洛（Monte-Carlo）模拟结合椭球-偶极子模型（ellipsoid-dipole model），探究了二维受限空间中可磁化椭球二元悬浮液的定向组装行为。该体系包含顺磁性（paramagnetic）球体与抗磁性（diamagnetic）椭球颗粒，它们分散于超顺磁性（superparamagnetic）介质中，并在垂直方向的均匀磁场作用下进行组装。

研究重点分析了粒子纵横比（aspect ratio）、介质渗透率（medium permeability）以及相对浓度对组装结构的影响。通过对比磁响应球体二元结构的取向对称性与已有实验数据，验证了模拟结果的可靠性。模拟结果表明：随着介质渗透率增加，顺磁/抗磁球体混合体系可形成取向对称性可调的结构；而顺磁球体与抗磁椭球的组合则能产生可调控的开放式三角密堆结构（open-packed triangular enclosures）和具有局部有序的互联链状结构（interconnected chain-like structures）。

这项研究揭示了通过调控介质磁特性与粒子磁各向异性，可实现二元胶体悬浮液（binary colloidal suspensions）组装结构的精准定制，为新型智能材料的设计提供了理论依据。