非密堆结构,例如钻石晶格结构,是一类拥有低堆积密度的材料。随着光子技术的发展,具有可见光波长大小的(胶体大小尺度的)单元以立方钻石晶格堆积形成的非密堆结构被发现可以拥有完全的三维光子带隙,于是被认为是一种理想的光子晶体材料。然而,胶体之间没有分子尺度下的共价键或是氢键的作用。一般情况下,在低浓度的胶体溶液中,疏松的堆积空间以及非密堆结构的力学不稳定性都导致了非密堆结构很难通过自发结晶形成。最近,人们发现引入随时间振荡的相互作用的体系可以进入一种非平衡稳态,同时这种情况下可能产生一些在固定相互作用的情况下所得不到的重要的有序结构。由这种非平衡态的手段的启发,也称做耗散自组装的方法,我们寻求利用相似的手段找到一种可能的合成三维非密堆结构的技术,并且试图去理解这些现象背后的本质。本文中,我们利用数值模拟,将振荡溶液pH的方法应用到三维的正负带电粒子混合的溶液体系中,其中粒子的带电量受溶液的pH值影响,并且我们研究了这些体系对应产生的行为。首先,我们利用开源的LAMMPS代码,将过阻尼的朗之万动力学与NPT系综相结合,以此来更好地研究忽略边界效应的材料内部的行为。我们将这种模拟方法应用到了二维的体系中,得到了与之前文献中的报道的相同的结果,以此验证了我们方法的合理性。之后,我们考虑在快速pH振荡的极限条件下的情形,在这种情况下,粒子之间随时间变化的相互作用可以由一个时间平均后的形式近似取代。在这种有效相互作用的形式下,我们发现调节pH振荡的振幅引入了一个新的可调维度来控制正负带电粒子的行为,这个维度体现了粒子间排斥相互作用和吸引相互作用的强度之比。为了探究这个维度下的相行为,我们对这个模型进行了模拟,并在我们探究的参数范围下,发现多种非密堆结构都能保持稳定结构,比如石墨状结构以及钻石结构。同时结合Madelung能量的分析,我们进一步证实,对这个新维度的调节确实可以有效地产生出非密堆的晶体结构。此外,我们还在无序的结构中发现了一些由相互作用强度比的改变带来的有趣的现象,其中包括超均匀现象和非单调扩散行为。总的来说,我们的模拟研究拓宽了我们对非密堆结构形成的理解,并且提供了一种可能的途径来合成一些新奇的,在纳米及微米量级的粒子体系的平衡态自组装中被认为非常难以形成的三维非密堆结构。