DNA confined in a two-dimensional strip geometry
半柔性聚合物的特征在于限定在空间区域$D$中的轮廓长度$L$和持久长度$\ell_p$,de Gennes和Odjik分别将$\ell_p < D$和$\ell_p \gg D$描述为一系列“{ \em球形斑点}”和"{ \em偏转线}“。最近Tree { \em et al.}研究了新的中间体体系({ \em extended de Gennes}和{ \em Gauss-de Gennes})。[Phys. Rev. Lett. { \bf 110},208103(2013)]。在这封信中,我们推导出标度关系来表征这些转换的通用缩放波动$d$ -尺寸作为$L,\ell_p$,和$D$的函数,并表明,高斯-德热纳制度是不存在的,扩展德热纳制度是在一个2D带限制的聚合物消失小。我们通过广泛的布朗动力学(BD)模拟验证了我们的主张,该模拟还揭示了用于描述Odjik极限中链延伸的前因子$A$与物理尺寸$d$无关,并且与Yang { \em et al.} [Y. Yang,T. W. Burkhardt,G. Gompper,Phys. Rev. E { \bf 76},011804(2007)]。我们的研究与在纳米带内拉伸的DNA的光学地图有关。
2014-03-25 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Anomalous interactions in confined charge-stabilized colloid
分散在1:1弱电解质中的电荷稳定的胶体球应该彼此排斥。因此,实验证据的异常远程类荷吸引力诱导几何约束激发了一个爆发的活动。这在很大程度上已经平息,因为人们对实验的可靠性和解释一直存在疑虑。我们描述了一个新的类的自洽胶体相互作用的测量,确认由一个或两个边界墙限制的胶体球之间的成对吸引力的外观。除了支持先前关于这种尚未解释的效应的说法外,这些测量还为其机制提供了新的解释。
2004-04-13 cond-mat.soft
High pressure induced phase transition and superdiffusion in anomalous fluid confined in flexible nanopores
利用分子动力学模拟研究了高压下受限球对称反常流体的行为。流体模拟的矿石软化势与两个特征的长度尺度,在批量再现的动力学,物理和结构的异常行为观察到的水和其他异常流体。我们的研究结果表明,该系统具有足够的高压和低温的超扩散制度。同时,我们的研究结果表明,这种超扩散机制与流体的结构性质密切相关,超扩散到扩散的转变是一级相变。我们展示了如何模拟时间和统计是重要的,以获得正确的动力学行为的封闭流体。我们的结果进行了讨论的基础上的两个长度尺度。
2014-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Surface Phase Transition in Anomalous Fluid in Nanoconfinement
我们通过分子动力学模拟探索了刚性和柔性纳米孔内的反常流体的化学行为。流体由两个长度尺度势来模拟。在散装这一系统表现出密度和扩散的异常行为在液态水中观察到的。我们发现,刚性和柔性纳米孔内的异常流体形成层。随着纳米孔体积的减小,刚性表面表现出与层数变化相关的三个连续的一阶相变。这些相变对于柔性约束是不存在的。我们的研究结果表明,约束的性质是相关的约束液体的性质,这表明,在碳纳米管中的限制应该是完全不同的生物通道中的限制。
2014-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effects of confinement between attractive and repulsive walls on the thermodynamics of an anomalous fluid
本文用分子动力学模拟研究了一种受限于狭缝孔中的反常流体的热力学性质。我们发现,封闭流体的均匀部分的相图移动到更高的温度,密度和压力相对于散装,但它可以重新标度的散装情况下。我们计算了一个温和的增加流动性的均匀封闭的流体,我们解释为分层的结果,由于限制和集体模式,由于远程相关性。我们发现,在散装,封闭流体的结构,扩散和密度异常,该命令在水一样的层次结构,和液-液临界点(LLCP)。整体异常区域移动到更高的温度、密度和压力,并且LLCP与体相比较移位到更高的温度。受实验的启发,我们还计算了相图,不仅限于均匀的部分,但对于整个流体在孔隙中,并表明它是转向更高的压力,但保留了热力学,包括LLCP。由于我们的模型具有类似水的性质,我们认为,在实验中,过冷水被限制在狭缝孔中,如果亲水,宽度> 3 nm,如果疏水,宽度> 1.5 nm,LLCP的存在可能比在散装中更容易测试,在散装中它是不可直接访问的。
2016-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Anomalous diffusion and diffusion anomaly in confined Janus dumbbells
采用分子动力学模拟方法研究了Janus纳米粒子的自组装和动力学性质。纳米颗粒被建模为二聚体,它们被限制在两个平坦的平行板之间以模拟薄膜。一个单体从哑铃相互作用的标准Lennard琼斯电位和其他两个长度尺度肩电位,通常用于异常流体。在这里,我们研究的影响,去除布朗效应,典型的胶体系统浸泡在水溶液中,并考虑一个分子系统,没有阻力和随机碰撞的布朗运动。自组装和扩散异常的布朗系统中保存。此外,观察到一个超扩散制度与集体重定向在一个高度结构化的阶段。在双尺度框架下解释了扩散异常和反常扩散现象。
2016-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Semiflexible polymer in a strip
本文研究了正方形格子上宽度L<=9的半柔性聚合物的热力学性质。聚合物被建模为自回避行走,单体和壁之间的短程相互作用通过与放置在其中一个壁上的每个单体相关联的能量e被包括在内。此外,附加能量与行走的每个基本弯曲相关联。模型的自由能是通过传递矩阵形式精确地得到的。得到了单体密度和壁面受力的分布。我们注意到,随着弯曲能的减小,密度分布既不是凸的也不是凹的e值的范围增加,并且为了充分吸引壁(e<0),我们发现,通常吸引力在有利于弯曲的情况下是最大的。
2002-03-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Anomalous scaling law for thermoelectric transport of 2D-confined electrons in an organic molecular system
低维度的受限电子为缩小规模的电子器件以及先进的能源技术提供了理想的材料功能。热电性是一个最吸引人的例子,因为维度极大地改变了电子态密度,导致在人工二维(2D)结构中实验检测到的增强的热电性。然而,它仍然是一个悬而未决的问题,这种增强的热电性在低维是否实现在层状材料具有强的二维字符,如铜酸盐。在这里,我们报告不寻常的增强的层状有机化合物$α$ -(BEDT-TTF)$_2$ I $_3$,其中BEDT-TTF代表双(亚乙基二硫代)-四硫富瓦烯的热电势。我们发现$α$ -(BEDT-TTF)$_2$/$_3$的Jonker曲线(热电势$S$对电导率的对数$\logσ$)的斜率显著大于常规半导体的斜率。此外,在相关的层状盐中也看到了大的斜率,证明了层状有机物中的二维受限载流子对热电性的影响。
2022-10-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.str-el
Absence of anomalous underscreening in highly concentrated aqueous electrolytes confined between smooth silica surfaces
最近的实验和随后的一系列理论研究表明,在高浓度电解质溶液中普遍欠屏蔽的发生。我们使用各种碱金属的氯化物盐以及混合的浓缩盐溶液(涉及一价和二价阳离子和阴离子)对浓度范围为1 mM至5 M的盐水溶液进行了一组系统的原子力光谱测量,所述混合的浓缩盐溶液模拟地质构造中通常遇到的浓缩盐水。实验使用平坦的基底和亚微米尺寸的胶体探针进行,该探针由光滑的氧化硅制成,浸入pH值为6和9的盐溶液中,温度为25 ° C和45 ° C。虽然观察到最小尖端-样品分离的强排斥力,但所探索的条件均未显示出宏观云母表面所报告的异常长程静电力的任何迹象。相反,力普遍占主导地位的有吸引力的范德华相互作用在尖端样品分离$\approx$ 2 nm及以上的盐浓度为1 M和更高。基于经典密度泛函理论的原始模型的补充计算支持这些实验观察,并显示出一致的屏蔽长度随着离子浓度的增加而减少。
2022-01-24 cond-mat.soft
Swimmer suspensions on substrates: anomalous stability and long-range order
我们提出了一个全面的理论的动力学和波动的二维悬浮的极性活性粒子在不可压缩流体局限于基板。我们表明,依赖于一个单一的参数的符号,一个状态与极性取向顺序是非常稳定的(或非常不稳定),与非零的松弛(或增长)率为零波数的角波动。这种在稳定状态下对对称性破缺模式的屏蔽确实会导致常规的而不是Bricard等人所认为的巨大的数字波动,Nature ${\bf 503}$,95(2013),但是它们在展曲稳定的群中的弯曲不稳定性不存在,并且极性相在二维中具有长程序。我们的理论也描述了受限的三维薄膜悬浮液的活性极性粒子以及致密的可压缩的活性极棒,并预测了一个植绒过渡没有带状不稳定性
2019-01-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Order-Disorder structural transition in a confined fluid
本文利用局域分形维数分析了反常受限流体的非晶/固态到无序液态结构相变。该模型是一个由两个无限大的板约束的双尺度势相互作用的粒子质点系。在本体中,这种流体表现出类似水的异常,并在约束下形成颗粒层。它们的颗粒分布呈现出与非晶/固相有关的不同排列。本文仅对接触层进行了分形奇异谱分析。在高密度下,结构转变通过有序度来量化,以确定受约束影响的相。这一映射表明,随着温度的升高,系统的分形维数减小,这与在此类系统中研究的行为是一致的。这一结果表明,在热力学扰动下,反常受限液体呈现不同的相变,从而达到分形特征。
2015-08-07 cond-mat.soft physics.chem-ph
Ordered Morphologies of Confined Diblock Copolymers
我们研究了两嵌段共聚物薄膜的有序形貌。对于温度以上的有序-无序过渡和任意的二维表面图案,我们使用的自由能的金斯堡-朗道展开,以获得共聚物熔体的线性响应描述。在垂直和平行于表面的方向上的排序耦合。熔体被限制在两个表面之间时存在的三维结构进行检查。下面的有序-无序过渡,我们发现在条纹表面场的存在下,倾斜的层状相。
2001-01-03 cond-mat.soft
Experimental validation of nonextensive scaling law in confined granular media
在这封信中,我们解决了一个完整的准静态平面剪切实验的颗粒位移的统计波动,和相应的异常扩散指数,$α$之间的关系。我们实验验证了一个特殊的情况下,所谓的Tsallis-Bukman标度律,$α= 2 / (3 - q)$,其中$q$是通过拟合的概率密度函数(PDF)的测量波动与$q$ -高斯分布,和扩散指数在实验过程中独立测量。应用原始技术,我们能够证明从异常扩散制度的布朗行为作为用于计算实验中的晶粒的位移的应变窗口的长度的函数的过渡。拟合曲线与大量实验数据的一致性表明,随着应变窗口长度的减小,涨落概率密度函数明显加宽,扩散指数值增大,即反常扩散。无论在测量中考虑的应变窗口的大小,我们表明,Tsallis-Bukman标度律仍然有效,这是第一次实验验证这种关系的经典系统在不同的扩散制度。我们还注意到,空间相关性显示出显着的相似性,在流体中的湍流,一个有前途的迹象表明,这种类型的分析可以用来探索的局限颗粒材料的宏观摩擦的起源。
2015-07-28 cond-mat.soft
Anomalous fluctuations of two-dimensional Bose-Einstein condensates
研究了低温下二维和准二维玻色-爱因斯坦凝聚体中集体激发引起的粒子数涨落。我们发现,波动表现出一种反常的行为,即。e.对于二维BEC,它们与$N^2$成比例,其中$N$是颗粒的总数。对于准二维BEC,粒子数涨落不仅与$N^2$成正比,而且与强约束方向上的俘获频率的平方根成正比。
2003-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Influence of disordered porous media in the anomalous properties of a simple water model
分析了受限于基质中的类水体系在几何尺寸增大时的热力学、动力学和结构行为。该液体由二维关联格子气模型模拟,该模型表现出密度和扩散异常,与液态水中存在的异常相似。矩阵是一个三角形格子,其中固定的障碍物对粒子的占据施加限制。我们发现,障碍缩短所有的线,包括相位共存,临界和反常线。一个非常密集的矩阵的包含不仅抑制异常,但也液-液临界点。
2015-04-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Anomalous hydrodynamic interaction in a quasi-two-dimensional suspension
本文研究了悬浮在水中的微米级颗粒在两个平板之间的相关布朗运动。粒子之间的流体动力学相互作用表现出三个异常。(i)横向耦合是负的,即,当垂直于它们的连接线移动时,颗粒相互施加“反阻力”。(ii)粒子间的相互作用随着粒子间距离r为1/r^2而衰减,比在无约束悬浮液中衰减得快,但比在单壁附近衰减得慢。(iii)在实验精度范围内,在大的距离下,对相互作用与浓度无关。因此,封闭的悬浮液提供了一个不寻常的例子,长程,但基本上成对的相关性,即使在高浓度。这些影响所示的单粒子运动引起的流的二维偶极形式。
2004-06-22 cond-mat.soft physics.chem-ph
Ordering mechanisms in confined diblock copolymers
我们提出了两嵌段共聚物中的几种有序机制。对于温度高于有序无序温度和在弱偏析制度,线性响应理论给出了在封闭的平面附近的聚合物密度。表面是化学图案化的,其中不同的区域吸引共聚物链的不同部分。将表面图案或模板分解成其傅立叶模式,并分析了这些模式的衰减。对于几种类型的图案(例如均匀和条纹表面),给出了表面图案在无序体中的持久性。它进一步表明,复杂的形态,可以诱导在薄膜,即使散装是无序的。接下来,我们考虑层状二嵌段共聚物(低温制度)在条纹表面的存在下。结果表明,如果表面周期性大于体周期性,则层流将出现相对于表面的倾斜。接近表面的薄片从它们的完美形状强烈扭曲。当表面和片层的周期相等时,垂直于表面的片层形成。最后,介绍了在薄膜中,从平行于表面的薄层到垂直于表面的薄层的转变。这两种状态之间的转变取决于表面分离和表面相互作用的强度。我们进一步计算了在垂直电场存在下有利于垂直有序的相图。在强分凝极限下,我们引入一个简单的模型来计算完全平行、完全垂直和混合(平行和垂直)态的相图。
2002-08-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Casimir and pseudo-Casimir interactions in confined polyelectrolytes
本文研究了两个带电面之间的赝Casimir力,其中两个带电面围成一个带相反电荷的单链。我们扩展到二阶的精确自由能在本地静电场以及复制的聚合物密度场周围的平均场(鞍点)的解决方案。二次项导致波动相互作用,这部分是由于(热)卡西米尔效应的限制静电场和部分由于伪卡西米尔效应,由于限制复制聚合物密度场。我们研究了这两种效应的表面间的分离依赖性,并表明伪Casimir效应导致表面之间的长程吸引力,该吸引力以$\sim 1.7$的异常代数指数衰减,小于Casimir相互作用的情况下的标准指数2。
2001-01-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft