We present results of Brownian dynamics simulations of tethered nanospheres and tethered nanorods. Immiscibility between tether and nanoparticle facilitates microphase separation into the bicontinuous, double gyroid structure (first reported by Iacovella et al. [Phys. Rev. E75, 040801(R) (2007)] and Horsch et al. [J. Chem. Phys.125, 184903 (2006)], respectively). We demonstrate the ability of these nanoparticles to adopt distinct, minimal energy local packings, in which nanospheres form icosahedral-like clusters and nanorods form splayed hexagonal bundles. These local structures reduce packing frustration within the nodes of the double gyroid. We argue that the ability to locally order into stable structures is key to the formation of the double gyroid phase in these systems.

1.
F. S.
Bates
and
G.
Fredrickson
,
Annu. Rev. Phys. Chem.
41
,
525
(
1990
).
2.
R. G.
Larson
,
J. Phys. II
6
,
1441
(
1996
).
3.
M.
Maldovan
,
A. M.
Urbas
,
N.
Yufa
,
W. C.
Carter
, and
E. L.
Thomas
,
Phys. Rev. B
65
,
165213
(
2002
).
4.
J.
Chiu
,
B.
Kim
,
E.
Kramer
, and
D.
Pine
,
J. Am. Chem. Soc.
127
,
5036
(
2005
).
5.
S.
Westenhoff
and
N. A.
Kotov
,
J. Am. Chem. Soc.
124
,
2448
(
2002
).
6.
T.
Song
,
S.
Dai
,
K. C.
Tam
,
S. Y.
Lee
, and
S. H.
Goh
,
Langmuir
19
,
4798
(
2003
).
7.
Y.
Kim
,
J.
Pyun
,
J. M. J.
Frechet
,
C. J.
Hawker
, and
C. W.
Frank
,
Langmuir
21
,
10444
(
2005
).
8.
Z.
Nie
,
D.
Fava
,
E.
Kumacheva
,
S.
Zou
,
G.
Walker
, and
M.
Rubinstein
,
Nat. Mater.
6
,
609
(
2007
).
9.
G.
DeVries
,
M.
Brunnbauer
,
Y.
Hu
,
A.
Jackson
,
B.
Long
,
B.
Neltner
,
O.
Uzun
,
B.
Wunsch
, and
F.
Stellacci
,
Science
315
,
358
(
2007
).
10.
R.
Date
and
D.
Bruce
,
J. Am. Chem. Soc.
125
,
9012
(
2003
).
11.
Z. L.
Zhang
,
M. A.
Horsch
,
M. H.
Lamm
, and
S. C.
Glotzer
,
Nano Lett.
3
,
1341
(
2003
).
12.
M. A.
Horsch
,
Z. L.
Zhang
, and
S. C.
Glotzer
,
Phys. Rev. Lett.
95
,
056105
(
2005
).
13.
C. R.
Iacovella
,
M. A.
Horsch
,
Z.
Zhang
, and
S. C.
Glotzer
,
Langmuir
21
,
9488
(
2005
).
14.
C. R.
Iacovella
,
A. S.
Keys
,
M. A.
Horsch
, and
S. C.
Glotzer
,
Phys. Rev. E
75
,
040801
(R) (
2007
).
15.
M. A.
Horsch
,
Z. L.
Zhang
, and
S. C.
Glotzer
,
J. Chem. Phys.
125
,
184903
(
2006
).
16.
M.
Lee
,
B.
Cho
,
H.
Kim
,
J.
Yoon
, and
W.
Zin
,
J. Am. Chem. Soc.
120
,
9168
(
1998
).
17.
B. K.
Cho
,
A.
Jain
,
S. M.
Gruner
, and
U.
Wiesner
,
Science
305
,
1598
(
2004
).
18.
T.
Soddemann
,
B.
Dunweg
, and
K.
Kremer
,
Eur. Phys. J. E
6
,
409
(
2001
).
19.
G. S.
Grest
and
K.
Kremer
,
Phys. Rev. A
33
,
3628
(
1986
).
20.
K. E.
Sung
,
S. A.
Vanapalli
,
D.
Mukhija
,
H. A.
McKay
,
J. M.
Millunchick
,
M. A.
Burns
, and
M. J.
Solomon
,
J. Am. Chem. Soc.
130
,
1335
(
2008
).
21.
S. A.
Vanapalli
,
C. R.
Iacovella
,
K. E.
Sung
,
D.
Mukhija
,
H. A.
McKay
,
J. M.
Millunchick
,
M. A.
Burns
,
S. C.
Glotzer
, and
M. J.
Solomon
,
Langmuir
24
,
3661
(
2008
).
22.
M.
Horsch
,
Z.-L.
Zhang
,
C.
Iacovella
, and
S.
Glotzer
,
J. Chem. Phys.
121
,
11455
(
2004
).
23.
M. P.
Allen
and
D.
Tildesley
,
Computer Simulations of Liquids
, 1st ed. (
Oxford University Press
,
New York
,
1987
).
24.
R. D.
Groot
,
T. J.
Madden
, and
D. J.
Tildesley
,
J. Chem. Phys.
110
,
9739
(
1999
).
25.
R.
Larson
,
The Structure and Rheology of Complex Fluids
(
Oxford University Press
,
New York
,
1998
).
26.
D. A.
Hajduk
,
P. E.
Harper
,
S. M.
Gruner
,
C. C.
Honeker
,
G.
Kim
,
E. L.
Thomas
, and
L. J.
Fetters
,
Macromolecules
27
,
4063
(
1994
).
27.
A.
Jayaraman
and
K.
Schweizer
,
J. Chem. Phys.
128
,
164904
(
2008
).
28.
M. W.
Matsen
and
F. S.
Bates
,
Macromolecules
29
,
1091
(
1996
).
29.
F. J.
Martinez-Veracoechea
and
F. A.
Escobedo
,
J. Chem. Phys.
125
,
104907
(
2006
).
30.
I.
Rychkov
,
Macromol. Theory Simul.
14
,
207
(
2005
).
31.
E.
Cochran
,
C.
Garcia-Cervera
, and
G.
Fredrickson
,
Macromolecules
39
,
2449
(
2006
).
32.
M.
Lee
,
W.
Cho
, and
B. K.
Zin
,
Chem. Rev. (Washington, D.C.)
101
,
3869
(
2001
).
33.
M. W.
Matsen
and
F. S.
Bates
,
Macromolecules
29
,
7641
(
1996
).
34.
H.
Hasegawa
,
T.
Hashimoto
, and
S. T.
Hyde
,
Polymer
37
,
3825
(
1996
).
35.
F. J.
Martinez-Veracoechea
and
F. A.
Escobedo
,
Macromolecules
38
,
8522
(
2005
).
36.
F. J.
Martinez-Veracoechea
and
F. A.
Escobedo
,
Macromolecules
40
,
7354
(
2007
).
37.
P. J.
Steinhardt
,
D. R.
Nelson
, and
M.
Ronchetti
,
Phys. Rev. B
28
,
784
(
1983
).
38.
A. S.
Keys
,
C. R.
Iacovella
, and
S. C.
Glotzer
(unpublished).
39.
J. P. K.
Doye
and
D. J.
Wales
,
J. Phys. B
29
,
4859
(
1996
).
40.
J. P. K.
Doye
,
D. J.
Wales
, and
S. I.
Simdyankin
,
Faraday Discuss.
118
,
159
(
2001
).
41.
M. Cosentino
Lagomarsino
,
M.
Dogterom
, and
M.
Dijkstra
,
J. Chem. Phys.
119
,
3535
(
2003
).
You do not currently have access to this content.