[发明专利]基于热处理辅助的胶态单晶自组装的计算机模拟方法及胶态单晶的制备

摘要

本发明提供了一种基于热处理辅助自组装胶态晶体的计算机模拟方法及其胶态单晶制备方法，该方法通过建立用于门特卡罗算法优化胶态晶体工艺参数的物理模型，并通过该模型模拟预言最优的自组装温度等工艺参数；同时结合匀胶法，调控组装微纳小球晶体的其他若干自组装参数，获得大面积的胶态单晶。本发明创建了胶态晶体在考虑液体蒸发情形下的理论模型。基于该理论模型，引入了计算机模拟，极大地提高了自组装胶态晶体的效率。该模型所用的算法高效便捷，不要求很大的计算资源，但得到的结果与实验结果高度吻合，具有很好的实验指导价值和市场应用前景。本发明阐述了计算机模拟所用的方法，至于具体执行该方法的代码可以有多种。该制备胶态晶体的方法不仅适用于大范围尺寸的微纳小球组装，也可以适用于不同种类的微纳小球组装。

主权项

一种基于热处理辅助自组装胶态晶体的计算机模拟方法，其特征在于，该胶态晶体通过建立用于门特卡罗算法优化胶态晶体工艺参数的物理模型，并通过该模型模拟预言最优的自组装温度等工艺参数；同时结合匀胶法，调控组装微纳小球晶体的其他若干自组装参数，获得大面积的胶态单晶。基于热处理辅助自组装胶态晶体的计算机模拟方法，其特征在于，所述胶态晶体工艺参数的物理模型和门特卡罗算法表述建立步骤如下：第一步设定初始构型(初态)：1)成核点：随机在网格中选择某些格点，作为成核点；2)占据格点：以一定的概率占据格点，均匀分布；格点可以分为三类：未占据(0)，占据且周围全部占据(2)，本身占据且周围只有部分占据(1)；第二步演化规则：1)随机在占据格点中选择一个周围有空位的格点(label为1的点)；2)找到离所选格点最近的成核点；3)计算占据格点到周围空位的迁移概率，以P＝exp[‑(U‑Uc)/kT]为权重，其中U＝U0*In(r)，Uc＝U0*In(rc)，认为U0是与温度有关的函数，Uc是移动前胶态晶体阵列的势能，U是移动后的势能，k代表玻尔兹曼常数，T代表组装温度，rc是格点与成核点间的距离；In(r)的形式是考虑到粒子间所有相互作用，毛细作用力的势能占最主要作用；列出所有可能的迁移方向并按概率选出一个方向；4)计算可能的迁移方向，如果势能有所减小，则接受这次试探行走；如果能量增加，则以P＝exp[‑(U‑Uc)/kT]为接受概率；即所述接受概率为min{1，exp[‑(U‑Uc)/kT]}；5)如果有所移动，计算移动所产生的能量变化，监测能量变化，并重新标记移动涉及的各个格点；6)重复以上步骤，直至能量基本不再变化时即得出最优参数。