Whether the mean-field two-length scale theory of hydrophobic effect can be microscopically approved?
我们讨论了疏水效应的简单微观推导。我们的方法是基于相互作用的经典粒子的配分函数的标准泛函表示和随后的集体变量（溶剂的局部密度）的通道。得到了任意形状溶质分子的溶剂化自由能的表达式，并导出了溶剂化物体周围平均溶剂密度的非线性方程。我们特别注意疏水效应的微观考虑和双长度尺度平均场论之间的一些不一致。
2005-10-03 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Origin of attraction between likely charged hydrophobic and hydrophilic walls confining near-critical binary aquaeous mixture with ions
在一个简单的密度泛函理论中考虑了离子溶质对被限制在不同吸附偏好的带电壁之间的近临界二元水溶液混合物的影响。对于含有少量离子的近临界体系，基于关联式$ξ$和德拜屏蔽长度$κ^{-1}$均远大于分子尺寸的假设，导出了Landau型泛函.对于不溶于有机溶剂的离子，得到了相应的近似欧拉-拉格朗日方程。非平凡的浓度分布的溶剂被发现附近的带电疏水壁作为结果之间的竞争的短程吸引力的有机溶剂和水合离子的静电吸引力。对于一定范围的表面电荷和$ξκ$，在疏水表面附近可能存在过量的水。结果，亲水表面和疏水表面之间的有效电势在远离临界点时可以是排斥的，然后是吸引的，并且当接近临界温度时再次是排斥的，这与最近的实验一致[Nellen等人，软物质{ \bf 7}，5360（2011）]。
2011-08-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
How hydrophobic drying forces impact the kinetics of molecular recognition
蛋白质-配体结合动力学模型中，缓慢的溶剂动力学的疏水干燥转变的结果进行了研究。分子动力学模拟表明，在受体口袋中的溶剂可以在湿和干状态之间波动，在每个状态下的寿命足够长，用于提取平均力和湿-干转换的可分离的潜力。我们引入了一个由二维马尔可夫主方程表示的扩散表面跳跃模型。一个维度是标准反应坐标，配体-口袋分离，另一个维度是配体和结合口袋之间区域的溶剂状态，其指定它是湿的还是干的。在我们的模型中，配体扩散的动态自由能表面上经历湿和干状态之间的动力学转变。该模型与显式溶剂分子动力学模拟的结果吻合良好，并改进了对疏水组装动力学的描述。此外，它是符合“非马尔可夫布朗理论”的配体口袋分离坐标单独。
2013-07-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Are hydrodynamic interactions important in the kinetics of hydrophobic collapse?
我们研究了不同疏水性的两个板的组装动力学，包括发生干燥和水强烈溶剂化板表面的情况。平均力和分子尺度的流体动力学的潜力计算从分子动力学模拟在明确的溶剂作为粒子分离的函数。与我们最近关于纳米球的工作[J.Phys.Chem.B116，378（2012）]一致，发现高摩擦区域由大而慢的溶剂波动产生。这些缓慢的波动可能是由于干燥或限制。通过在显式溶剂中的分子动力学模拟和沿反应路径的布朗动力学模拟计算了组装的平均首次通过时间，布朗动力学利用了我们确定的平均力势和流体动力学剖面。令人惊讶的是，我们发现合理的协议之间的全面分子动力学和布朗动力学，尽管缓慢的溶剂松弛在组装过程中的作用。我们发现，分子尺度的流体动力学相互作用是必不可少的描述组装动力学。
2012-08-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Hydrophobic Interactions and Dewetting between Plates with Hydrophobic and Hydrophilic Domains
我们研究的分子动力学模拟的润湿/去湿过渡和板之间的距离，包含疏水性和亲水性颗粒的自由能的依赖关系。我们发现，去湿和疏水相互作用的强度是非常敏感的疏水和亲水域的分布。特别是，我们发现，板的特点是由一个大的域的疏水性网站诱导去湿过渡和有吸引力的溶剂诱导的相互作用。另一方面，疏水性和亲水性颗粒在板上的均匀分布防止去湿转变，并产生排斥性溶剂诱导的相互作用。我们还提出了一种Janus接口，其中一个板由疏水颗粒和其他亲水颗粒，显示板间间隙保持湿润，直到空间的限制，在小的分离喷射水分子的结果。结果表明，Cassie方程不能用于预测非均质平板的接触角临界脱湿距离。这些结果表明，具有强的大长度尺度疏水性的纳米级表面之间的疏水相互作用可以是高度合作的，因此他们反对在这些情况下不同表面域之间的疏水相互作用的加和性。这些发现与某些蛋白质-蛋白质相互作用有关，其中通常假设加和性。
2009-01-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Heat Capacity Effects Associated with the Hydrophobic Hydration and Interaction of Simple Solutes: A Detailed Structural and Energetical Analysis Based on MD Simulations
我们研究了SPCE和TIP 5 P水模型，以研究与氙粒子的疏水水合和相互作用相关的热容效应。我们采用Widom粒子插入技术计算氙的过剩化学势。溶剂化焓和过剩热容量从化学势的温度依赖性获得，或者直接通过埃瓦尔德求和以及基于反应场的方法获得。所有三种不同的方法都提供了一致的结果。反应场方法允许将各个组分的溶剂化热容量分离成溶质/溶剂和溶剂/溶剂部分，揭示溶剂/溶剂部分作为主要贡献。在不同间隔处围绕一对氙粒子的水分子的热容量的详细空间分析揭示，在两个氙原子之间的二等分平面中的水分子的热容量的增强是在去溶剂化势垒处观察到的热容量的最大值的原因，最近由Shimizu和Chan报道（{ \em J. Am. Chem. Soc.}，{ \bf 123}，2083- 2084（2001））。在联合氙-氙水化壳的凹部中的水的热容量增大了约60%，这是随着温度的升高而增强的氢键和增强的氢键断裂的反作用的结果。两种模型在氙-氙接触状态下热容的差异归因于水模型体热容的不同，以及疏水颗粒引入的结构效应在空间上的不同延伸。讨论了联合氙-氙水化壳层中水的不同状态之间的相似性和拉伸水的性质。
2004-02-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fluctuations of water near extended hydrophobic and hydrophilic surfaces
我们使用分子动力学模拟的SPC-E模型的液态水，以获得不同形状和大小的探针体积中的水密度波动的概率分布，无论是在散装以及近疏水和亲水表面。为了获得我们的结果，我们引入了一个有偏见的粗粒度的密度，这反过来又偏见的实际溶剂密度的采样。该技术很容易与分子动力学积分算法相结合。我们的主要结果是，疏水性表面附近的水的密度波动的概率，有或没有表面水的吸引力，类似于在水蒸气界面的密度波动。具体而言，密度耗尽的概率在表面附近是显着大于在体。相比之下，我们发现，模型亲水表面附近的水密度波动的统计是类似的散装。
2009-09-23 cond-mat.stat-mech
Phase diagram of thick ribbons in a bad solvent
带状物是具有生物学和技术重要性的拓扑对象。在这里，我们研究了在不良溶剂中的厚带状物的疏水表面的折叠，在该制度中，无论是带状物的厚度或溶剂分子的大小是不是vanishingly小相比，带状物的宽度。广泛的蒙特卡罗模拟表明，不同长度和小刚度的带状物采用几种不同的构型作为基态，包括卷曲（阿基米德螺旋），卷曲，扭曲和球状构象。分析和数值计算的基础上考虑假定的基态导致的相图，定性与模拟结果一致。随着溶剂粒径的增加，平面轧制构型的对称性破缺有利于细长扭曲和球状条带的形成。有趣的是，扭曲的丝带被发现作为基态的情况下，任何积极的扭曲偏好。我们表明，扭曲的DNA双螺旋结构可以稳定时，作为一个疏水厚带建模，即使在消失的溶剂大小的限制。
2017-03-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Phase Transitions in Soft Matter Induced by Selective Solvation
本文综述了近年来我们对含有少量溶质的极性二元混合物相分离中的选择性溶剂化效应的研究。这样的亲水性或疏水性颗粒优先被吸引到溶剂组分之一。我们讨论了由亲水性和疏水性离子组成的拮抗盐的作用，这些拮抗盐在水-油界面处进行微相分离，从而形成中间相。然后，我们讨论了相分离诱导的强选择性溶剂的临界溶质密度NP以上，发生远离溶剂共存曲线。我们也给出了离子表面活性剂体系和弱离子化聚电解质的理论，包括带电粒子和极性分子之间的溶剂化作用。我们指出，吉布斯公式的表面张力需要包括静电的贡献，在存在的双电层。
2011-05-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Interplay between hydrodynamics and the free energy surface in the assembly of nanoscale hydrophobes
溶剂在纳米粒子的相对运动中起着重要的作用，对这种现象的研究有助于阐明疏水组装的机理，以及溶剂介导的效应对拥挤细胞环境中体内运动的影响。在这里，我们研究这个问题的布朗动力学的框架内的重要方面。在显式溶剂中，我们通过分子动力学模拟计算了布朗粒子的自由能面和它们之间的流体动力学相互作用。我们发现，分子尺度效应占主导地位，在短距离，从而引起偏差的连续流体动力学理论的预测。干燥现象、溶剂分层和波动产生分子尺度的不同特征。在扩散控制的限制的组装率被发现减少从分子尺度的流体动力学相互作用，在相反的自由能驱动力的疏水组装，并采取行动，以加强影响的自由能表面上的关联更亲水的机构。
2011-12-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Coupling nonpolar and polar solvation free energies in implicit solvent models
最近的研究原子和纳米级溶质的溶剂化表明，强耦合之间存在的疏水性，分散性，和静电的贡献，溶剂化自由能，一个方面没有考虑在目前的隐式溶剂模型。我们提出了一种理论形式主义，它占耦合通过最小化溶剂的吉布斯自由能相对于溶剂体积排阻函数。所得到的微分方程是类似的拉普拉斯-杨方程的毛细管接口的几何描述，但扩展到微观尺度，明确考虑曲率校正以及色散和静电的贡献。与现有的隐式溶剂方法不同，溶剂可及表面是我们模型的输出。所提出的形式主义说明中性或带电溶质在不同的长度尺度上的球形或圆柱对称系统。结果与计算机模拟一致，最重要的是，表明我们的方法捕获了溶剂驱逐和去湿的特定形式的溶剂-溶质相互作用的强烈敏感性。
2006-01-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Pre-transition effects mediate forces of assembly between transmembrane proteins
我们提出了一种机制，一个通用的和强大的力量的组装和跨膜蛋白的流动性在脂质双层。这种力是宿主膜中有序相和无序相之间的一级转变的预转变（或预熔化）效应。使用大规模的分子模拟，我们表明，一个蛋白质的疏水厚度等于嵌入在一个有序的双层无序相稳定的微观有序-无序界面，该界面的刚度是有限的。当两个这样的蛋白质彼此接近时，它们会组装，因为组装会降低净界面自由能。与疏水效应类似，我们将这种现象称为“疏序效应”。这种效应是通过接近有序-无序相变以及蛋白质的大小和疏水性错配来介导的。的强度和范围所产生的订单恐惧效应的力量显着大于那些可能产生的膜弹性，我们检查的膜。
2015-11-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Coarse Grained Modeling of The Interface Between Water and Heterogeneous Surfaces
使用粗粒度的模型，我们研究了水的行为相邻的扩展的疏水表面与各种分数的不同大小的亲水补丁胡椒。我们研究了平均界面高度的空间依赖性，与干燥的补丁基板的溶剂密度波动，和界面波动的空间依赖性。我们发现，添加小的均匀的基板和溶剂之间的吸引力的相互作用导致的平均位置的接口是非常接近的基板。然而，界面的波动是大的和空间异质性的响应于下面的片状基板。我们讨论了这些发现的影响组装的异质表面。
2008-06-23 cond-mat.stat-mech
Physical origin underlying the entropy loss upon hydrophobic hydration
疏水效应（HE）通常与油和水在环境条件下的分层相关联，并且在确定生物分子组装体在水溶液中的结构和稳定性方面起主导作用。在分子尺度上，HE具有熵起源。据信，疏水颗粒通过减少可用于氢键合的构型空间的体积来诱导周围水中的有序性。在这里，我们用计算机模拟结果表明，这种传统的图片是不正确的。分析集体波动的水团簇，我们能够提供一个从根本上新的图片HE的基础上显着的多体相关性影响分子之间的氢键的切换。这些相关性出现作为一个非本地的补偿减少波动的本地静电场中存在的非极性溶质。
2012-02-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Precipitation in aqueous mixtures with addition of strongly hydrophilic or hydrophobic solute
我们研究相分离的水溶液中的混合物，由于优先溶剂化与低密度溶质（亲水性离子或疏水性颗粒）。对于亲水性离子，优先溶剂化可以稳定富含离子的水域。这种沉淀发生在温度和平均组成的宽范围内，高于临界溶质密度$n_p$，其中混合物溶剂将处于没有溶质的单相状态。当平均溶质密度$\bar n$降低到$n_p$或当相互作用参数$χ$降低到临界值$χ_p$时，析出畴的体积分数趋于零。如果我们从具有${\bar n}>n_p$或$χ>χ_p$的单相状态开始，沉淀通过均匀成核或通过非均匀成核进行，例如，在悬浮的胶体周围。在后一种情况下，胶体颗粒被厚的润湿层包裹。我们还预测了一个一阶预湿转变为$\bar n$或$χ$略低于$n_p$或$χ_p$。
2010-10-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Solvent fluctuations around solvophobic, solvophilic and patchy nanostructures and the accompanying solvent mediated interactions
利用经典的密度泛函理论（DFT）计算了一种简单的液体溶剂的密度分布$ρ({\mathbf r})$和局部压缩性$χ({\mathbf r})$。我们考虑的区块是solvophilic，solvophilic，也有solvophilic和solvophilic补丁。$χ({\mathbf r})$的大值对应于液体密度波动最强烈的空间区域。我们试图阐明如何增强密度波动与块之间的溶剂介导的力，块之间的距离和液体储层的化学势的变化。对于足够的疏溶剂块，在小块分离和小偏差，从散装气液共存，我们观察到一个强烈的吸引力（近恒定）的力量，源于毛细管蒸发，形成低密度气体之间的块入侵。伴随的$χ({\mathbf r})$显示出反映形成的初始气-液界面的结构。我们认为，我们的模型系统提供了一种手段，以了解溶剂介导的纳米结构之间的相互作用的基本物理，和对象之间，如蛋白质在水中，具有疏水性和亲水性补丁。
2017-02-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Density depletion and enhanced fluctuations in water near hydrophobic solutes: identifying the underlying physics
我们调查的起源的密度耗尽和增强的密度波动，发生在附近的一个扩展的疏水性溶质的水。我们认为，这两种现象是残留的临界干燥表面相变，发生在液-汽共存的宏观平面极限，即。作为溶质半径$R_s\to\infty$。专注于密度剖面$ρ(r)$和一个敏感的空间测量波动，局部压缩性剖面$χ(r)$，我们开发了一个标度理论，它表示的程度的密度耗尽和增强的压缩性方面的$R_s$，溶质-水的吸引力的强度$\varepsilon_s$，和偏离液-汽共存$δμ$。测试的预测对经典的密度泛函理论的一个简单的溶剂和大正则蒙特卡罗模拟的流行的水模型的结果，我们发现，该理论提供了一个坚实的物理基础，了解水的行为在疏水。
2022-01-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Extended surfaces modulate and can catalyze hydrophobic effects
接口是复杂系统中最常见的主题。为了了解界面的存在如何影响疏水现象，我们使用分子模拟和理论来研究界面处溶质的水合作用。溶质的尺寸范围从亚纳米到几纳米。界面是具有从亲水性到疏水性的一系列化学性质的自组装单分子层。我们表明，在附近的疏水表面组装的驱动力是弱于散装水，并随着温度的升高而降低，在相反的散装。我们用界面涨落和排除体积效应之间的相互作用来解释这些不同的特征-Lum-Chandler-Weeks理论中的物理编码[J. Phys. Chem. B 103，4570- 4577（1999）]。我们的研究结果表明，疏水界面在蛋白质的展开，例如，在内部的伴侣蛋白和淀粉样蛋白的形成中的催化作用。
2011-08-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Characterizing Solvent Density Fluctuations in Dynamical Observation Volumes
疏水效应驱动不同的水性组装体，例如胶束形成或蛋白质折叠，其中溶剂起重要作用。因此，表征溶剂密度波动的自由能可以导致对这些过程的重要见解。尽管诸如间接伞式采样（INDUS）方法（Patel等人，J. Stat. 2011，145，265-275）可用于表征各种尺寸和形状的静态观察体积中的溶剂波动，表征溶剂如何介导固有的动态过程，例如自组装或构象变化，仍然是一个挑战。在这项工作中，我们推广的INDUS方法，以促进增强采样的溶剂波动的动态观测体积，其位置和形状可以演变。我们说明了这种概括的有用性，通过表征水密度波动的动态体积有关的水化的灵活的溶质，组装的小疏水体，和构象转变的模型肽。我们也用这种方法来探测硬球的动力学。
2018-11-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Understanding the physics of hydrophobic solvation
对水在扩展疏水球形溶质附近的模拟揭示了存在一个密度耗尽区和伴随的密度波动增强区，这两种现象的物理起源仍然有些模糊。我们研究这些影响采用介观结合势分析，经典的密度泛函理论（DFT）计算的一个简单的Lennard-Jones（LJ）溶剂和巨正则蒙特卡罗（GCMC）模拟的单原子水（MW）模型。我们认为，密度耗尽和增强的波动是近临界现象。具体地说，我们表明，它们可以被视为残余的临界干燥表面相变，发生在散装液体-蒸汽共存的宏观平面极限，即~作为溶质半径$R_s\to\infty$。专注于径向密度分布$ρ(r)$和一个敏感的空间测量波动，局部压缩性分布$χ(r)$，我们的结合势分析提供了明确的预测的方式，其中的关键功能$ρ(r)$和$χ(r)$规模与$R_s$，溶质-水的吸引力的强度$\varepsilon_{sf}$，和偏离液-气共存的化学势，$δμ$。这些标度预测证实了我们的DFT计算和GCMC模拟。因此，我们的理论提供了一个坚实的基础，了解疏水溶剂化的物理。
2022-12-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Transient cavities and the excess chemical potentials of hard-spheroid solutes in dipolar hard sphere solvents
蒙特卡罗计算机模拟用于研究瞬态空腔和硬球溶质在偶极硬球溶剂中的溶剂化。通过高斯函数描述了溶剂中球形空穴的概率分布，并分析了拟合参数随空穴伸长和溶剂性质的变化。硬球状体溶质的过剩化学势的纵横比$x$在$1/5 \leq x \leq 5$的范围内，并与溶剂分子的1和20倍之间的体积，提出。它示出，对于一个给定的分子体积和溶剂偶极矩（或温度）的球形溶质具有最低的过剩化学势，因此最高的溶解度，而长形溶质的纵横比$x$应更可溶于扁形溶质的纵横比$1/x$。对于一个给定的溶质分子，过量的化学势随着温度的升高而增加;在疏水溶剂化的情况下观察到相同的趋势。为了帮助解释模拟结果，比较与缩放颗粒理论，需要先验知识的溶质-溶剂界面张力和纯溶剂的状态方程，这些参数是从模拟结果中获得的球形溶质。该理论显示出良好的协议与模拟结果在整个范围内的溶质伸长率考虑。
2005-06-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The Process-Directed Self-Assembly of Block Copolymer Particles
Beihang University（北京航空航天大学）；East China University of Science and Technology（华东理工大学）；Tel Aviv University（特拉维夫大学）
本研究采用动态自洽场理论探究嵌段共聚物颗粒自组装的动力学路径，发现多种形貌结构及可逆/循环转变路径，揭示了结构演化关键机制与两阶段相分离特征，为其纳米结构调控提供有效方法。
2023-08-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
