Cooperative transitions involving hydrophobic polyelectrolytes
疏水聚电解质（HPE）可以溶解双层膜，形成胶束或可逆地聚集作为pH值的函数。我们发现，这些合作的过渡发生两个或更多的构象状态之间的竞争，可以解释的莫诺-怀曼- Changeux（MWC）理论，最初制定的变构相互作用的框架内。在这里，我们专注于pH依赖性的不稳定和渗透的双层膜的HPE。我们制定的一般条件，导致急剧的构象转变，涉及简单的大分子介导的分子配体的浓度变化。这开辟了从医学到可转换材料开发的潜在应用。
2023-01-31 cond-mat.soft physics.bio-ph
Pearlnecklacelike chain conformation of hydrophobic polyelectrolyte: a SANS study of partially sulfonated polystyrene in water
部分磺化的聚苯乙烯PSSNa（磺化度f = 1、0.72、0.64和0.36）的形状因子，在聚合物浓度0.17 M和0.34 M下，不加或加盐（0 M、0.34 M和0.68 M），通过小角中子散射使用零平均对比度方法测量。还测量了总散射函数，允许提取不同的链间函数和表观结构因子。主要结果是形状因子的行为，它显示了球形实体以及扩展链部分的贡献。对于0.64，这是惊人的，而对于f = 0.36，球体贡献更占主导地位。构象不依赖于聚合物浓度。当添加盐时，球体尺寸不变，但归因于拉伸部分的贡献确实非常像完全磺化的PSSNa那样变化。链间贡献的讨论表明，当f = 0.64时，链是互穿的，当f = 0.36时，链在重叠极限处。珍珠项链的款式看起来很合适。并与解析计算和模拟数据进行了比较。虽然瑞利转变，异构结构和非磺化PS单体的强疏水性的作用仍有待讨论，数据给出了一个准确的珍珠项链的三维图像。
2009-04-17 cond-mat.soft
Conformations of amphiphilic polyelectrolyte stars with diblock copolymer arms
我们考虑的构象和分子内的构象转变形成的两亲性星形聚合物由两嵌段共聚物臂与内部疏水性和外部疏水性嵌段。分析平均场论与无扰动的数值自洽场（SCF）模拟方法相结合。结果表明，在高离子强度或/和低电离度的外部亲水嵌段的稀水溶液中，形成具有塌陷的疏水核和溶胀的疏水冠的单分子胶束。与单分子胶束的疏水核心的展开相关的分子内构象转变可以通过溶液的离子强度的降低或/和冠状块的电离度的增加来触发。在具有大量二嵌段共聚物臂的星形中，通过核心域的渐进展开，连续地发生具有塌陷或拉伸的核心形成嵌段的构象之间的转变。相比之下，在臂数相对较少的恒星中，核心的连续展开被突然的解开过渡所打断。一个详细的SCF分析表明，在两种展开的情况下，恒星的臂都相当均匀地延伸，即，不发生分子内的反硝化。
2012-05-12 cond-mat.soft
Overcharging of a macroion by an oppositely charged polyelectrolyte
本文研究了无盐溶液和盐溶液中，一个带相反电荷的球形大离子与一个带相反电荷的球形大离子的络合作用。当一个螺旋体缠绕在大离子上时，它的匝数互相排斥，形成一个几乎等距的线圈。结果表明，这种排斥性的匝数相关导致电荷反转：在大离子周围有比中和它所需的更多的反相风，电荷反转随着盐浓度的增加而变得更强，并且可以超过100%。本文证实了关联是电荷反转的普遍机制。
2000-11-09 cond-mat.soft
Single chain properties of polyelectrolytes in poor solvent
使用分子动力学模拟，我们研究了在不良溶剂中的强带电聚电解质的稀溶液的行为，在那里我们明确地考虑到抗衡离子。我们专注于链的构象性质的条件下，链链之间的相互作用可以忽略不计，但反离子浓度仍然有限。我们调查的构象方面的参数链长，库仑相互作用强度，和溶剂质量，并探讨在该制度的短程疏水相互作用和长程库仑相互作用之间的竞争导致珍珠项链状结构。我们观察到，在珍珠和字符串的数量和大小的波动导致只有小的直接签名，如单链形状因子的实验观测。此外，我们没有观察到预测的一阶崩溃的项链成一个球状结构时，反凝聚套。我们还将表明，珍珠项链制度是相当小的强电荷的聚电解质在有限的密度。由于电荷分布和链构象之间的微妙相互作用，即使是链电荷分数的微小变化也会对构象产生很大影响。
2003-06-06 cond-mat.soft
Critical adsorption of polyelectrolytes onto planar and convex highly charged surfaces: the nonlinear Poisson-Boltzmann approach
我们通过大规模蒙特卡罗计算机模拟研究了聚电解质链在具有任意高表面电荷密度的平面、圆柱形和球形表面上的吸附-脱附转变。我们详细研究了如何众所周知的缩放关系的阈值过渡划分的吸附和解吸域附近的弱电荷的表面，改变高电荷的接口。由于高表面电位和大的表面电荷密度，Debye-Hueckel近似往往是不可行的，而非线性Poisson-Boltzmann方法应执行。在低盐条件下，例如，来自非线性Poisson-Boltzmann方程的静电势小于Debye-Hueckel结果，使得用于吸附的所需临界表面电荷密度$σ_c$增加。表面电荷密度和静电势之间的非线性关系导致随着离子强度的增加而急剧增加的临界表面电荷密度，对临界盐浓度施加额外的限制，在该限制之上根本不发生吸附。我们对比我们的模拟结果与已知的缩放结果弱的临界CO2吸附到带相反电荷的表面为三个标准的几何形状。最后，我们讨论了我们的结果的一些物理化学和生物物理系统的应用。
2016-09-30 cond-mat.soft
Adsorption of polyelectrolytes from semi-dilute solutions on an oppositely charged surface
我们提出了一个详细的描述层的结构，形成的吸附到带相反电荷的表面上的半稀制度的双链。我们结合平均场Poisson-Boltzmann-Edwards理论和标度泛函理论来描述单体浓度、静电势和局部接枝密度随到表面距离的变化。对于长的聚合物，我们发现，装饰表面（表面加上吸附的聚电解质）的有效电荷可以远远大于裸电荷的表面在低盐浓度，从而提供了一个实验路线的“增压”类型的效果。
2008-02-01 cond-mat.soft
Equilibrium Charge Distribution on Annealed Polyelectrolytes
利用蒙特卡罗模拟研究了在θ-溶剂条件下和添加盐的情况下，单退火碳链上的非均匀平衡电荷分布。在德拜长度量级的范围内，电荷在链端积累，而在链的中心部分出现轻微的电荷耗尽。模拟结果与Castelnovo等人最近给出的理论预测进行了比较。在理论可以应用的参数范围内，我们发现几乎完美的定量协议。
2002-05-30 cond-mat.soft
Orientational transition and complexation of DNA with anionic membranes: weak and intermediate electrostatic coupling
我们的特点的作用，电荷相关性的吸附短，棒状阴离子型双离子到一个类似的带电膜。我们的理论揭示了两种不同的机制驱动的电荷相同的聚电解质膜络合：在弱电荷的膜，排斥的聚电解质膜相互作用导致的界面耗尽和平行取向的相对于膜的电荷，而在中间膜的电荷制度，界面的电荷过剩引起一个有吸引力的“盐诱导”的图像力。这进一步导致从平行到垂直配置的取向转变和随后的短程类电荷吸附到衬底上。膜电荷的进一步增加产生源自表面诱导的离子相关性的电荷反转，其充当能够在离膜表面的延长的距离间隔上触发电荷相同的聚电解质-膜络合的单独机制。这种络合现象的新兴图片识别界面的“盐诱导”的图像力作为一个强大的控制机制，在聚电解质膜络合。
2019-06-03 cond-mat.soft
Aggregation Dynamics of Rigid Polyelectrolytes
已知当聚合物的电荷密度超过取决于抗衡离子的化合价的临界值时，带相似电荷的聚电解质彼此吸引并聚集成束。用大规模分子动力学模拟研究了这种刚性聚电解质的聚集动力学。我们发现，聚集体的形态取决于聚合物的电荷密度的值。对于接近临界值的值，聚集体的形状是圆柱形的，其高度等于单个碳链的长度。然而，对于较大的值的电荷，聚集体的线性范围增加，越来越多的聚合物aggregate.In这两种情况下，我们表明，随着时间的推移，聚集体的数量减少的幂律指数，是不是从数字上区分彼此，是独立的电荷密度的聚合物，价的抗衡离子，密度，和长度的的反式链。我们使用Smoluchowski凝聚方程与内核从分子动力学模拟确定的聚集动力学模型，并证明数值获得的指数值。我们的研究结果表明，一旦抗衡离子凝聚，有效的相互作用的短距离和聚合物电解质的聚集是扩散限制。
2015-10-06 cond-mat.soft
Charge Distribution on Annealed Polyelectrolytes
我们研究了在不同条件下，沿着单个退火的双链的平衡电荷分布。链的构象和局部电荷分布之间的耦合描述为各种溶剂的质量和盐浓度。在无盐溶液中，我们发现链的中心部分有轻微的电荷耗尽：电荷在末端积累。如果向溶液中加入盐，则该效应不太重要，因为电荷不均匀性在德拜长度量级的距离上靠近链端。在溶剂条件差的情况下，我们发现一个不同的充电的珠串的框架中的项链模型。这种不均匀性导致电荷不稳定性和球形小球和细长链之间的一阶转变。
1999-03-23 cond-mat.soft
Simulations of Polyelectrolyte Adsorption to a Dielectric Like-Charged Surface
我们探索，使用最近发展起来的有效的蒙特卡罗模拟方法，与一个带相同电荷的电介质表面的阴离子的双金属溶液的相互作用。除了聚离子之外，溶液还含有具有单价、二价或三价抗衡离子的盐。在最近的实验观察，我们发现，多价抗衡离子可以导致强吸附的聚离子到表面上。另一方面，添加1：1电解质减少了由多价抗衡离子引起的吸附。在界面处的介电不连续性被发现在聚离子吸附中仅起边缘作用。
2018-01-11 cond-mat.soft
Polyelectrolytes in electric fields: Measuring the dynamical effective charge and effective friction
我们使用一个粗粒度的分子动力学模型来研究柔性链的电泳行为。我们首先描述了该模型的静态性质，相对于链的长度，浓度，额外的盐和施加的外部场的影响。接下来，我们调查的动态行为在低聚物范围内，并比较两种不同的实验方法，即毛细管电泳和PFG-NMR得到的数据。我们发现很好的协议的实验和模拟时，流体动力学相互作用占在模拟中。然后，我们提出了新的估计的动态有效电荷在自由溶液电泳，并比较它们的静态估计。我们发现静态和动态估计之间完全一致。我们进一步评估的缩放行为的有效摩擦的聚电解质-反式络合物与周围的流体。我们确定了一个流体动力学筛选长度，超过该长度，电泳过程中的摩擦是线性的，这取决于链长，从而导致长链的恒定流动性。我们的研究结果显示出令人信服的协议与实验数据，并表明，它是可以使用粗粒模型的聚电解质的动态行为建模，只要它们包括流体动力学相互作用的影响。
2008-12-13 cond-mat.soft
Self-Consistent Field study of Polyelectrolyte Brushes
我们制定了一个自洽的场论的反离子的存在下的刷。我们数值求解自洽场方程，研究了单体密度分布、反离子分布和总电荷分布。我们研究了刷高度的标度关系，并将它们与其他理论的预测进行比较。我们发现刷的高度对接枝密度的依赖性很弱，我们用Gouy-Chapman虚荷电壁的解来拟合刷外的电荷分布。我们计算刷外的抗衡离子的量，并发现它饱和的聚电解质的电荷增加。
2007-03-12 cond-mat.soft
Interaction of Proteins with Polyelectrolytes: A Comparison between Theory and Experiment
我们讨论了最近的调查与蛋白质的聚电解质的相互作用。特别是，我们回顾了我们最近的研究，简单的蛋白质，如人血清白蛋白（HSA）或溶菌酶与线性聚电解质，带电树枝状聚合物，带电网络，刷的相互作用。在这里讨论的所有情况下，我们结合实验工作与分子动力学（MD）模拟和平均场论。特别是，等温滴定量热法（ITC）已被用来获得各自的结合常数Kb和结合的吉布斯自由能。MD-模拟明确的抗衡离子，但隐含的水表明，抗衡离子的释放是主要的驱动力，为蛋白质的结合带强电荷的聚电解质：补丁的正电荷位于表面的蛋白质成为一个多价的抗衡离子的抗衡离子，从而释放出大量的抗衡离子上凝聚的。由于反离子释放的结合吉布斯自由能的预测标度与系统中的盐浓度的对数，这是通过模拟和实验验证。在几种情况下，即蛋白质与线性聚电解质和高度带电的亲水性树枝状聚合物的相互作用，结合常数可以从模拟计算在非常好的近似。这一发现表明，在这些情况下，明确的水化效应不有助于结合的吉布斯自由能。吉布斯自由能也可以用于预测蛋白质吸收的动力学微凝胶对于一个给定的系统，通过应用动态密度泛函理论。
2018-10-08 cond-mat.soft
Negative electrostatic contribution to the bending rigidity of charged membranes and polyelectrolytes screened by multivalent counterions
已知被单价抗衡离子屏蔽的带电膜或带电膜的弯曲刚度通过静电效应而增强。我们表明，在屏蔽的情况下，由多价抗衡离子的静电效应降低的弯曲刚度。这种反转的静电贡献的符号是与形成的二维强相关液体（SCL）的抗衡离子在带电的表面，由于它们之间的强大的横向排斥。当膜或膜片弯曲时，SCL在一侧被压缩而在另一侧被拉伸，使得SCL的热力学性质有助于弯曲刚度。SCL的热力学性质与Wigner晶体相似，但SCL的压力、可压缩性和屏蔽半径均为负值。这对弯曲刚度带来了实质性的负校正。就DNA而言，这种效应在性质上与实验一致。
1999-04-23 cond-mat.soft
Complexation of a polyelectrolyte with oppositely charged spherical macroions: Giant inversion of charge
研究了在盐水溶液中长柔性聚乙烯（PE）分子与带相反电荷的球形粒子（如胶体、胶束或球状蛋白质）的络合作用。PE束缚了缠绕在它们周围的球体，而球体彼此排斥，形成几乎周期性的项链。如果PE的总电荷大于球的总电荷，则PE在球上的排斥关联导致每个球的净电荷反转。在相反的情况下，我们预测另一种相关效应：被PE球屏蔽的球与PE结合的数量如此之大，以至于它们反转了PE的电荷。即使当单价盐的屏蔽较弱时，通过绝对值的反转电荷也可以大于PE的裸电荷。在更大浓度的单价盐中，反向电荷可以达到巨大的比例。我们的理论是在定性协议与最近的实验胶束PE系统。
2001-02-22 cond-mat.soft
Salt-induced reentrant stability of polyion-decorated particles with tunable surface charge density
在较宽的脂质体表面电荷密度范围内，研究了DOTAP-DOPC单层脂质体与带相反电荷的NaPA之间的静电络合作用。我们通过动态光散射和电泳系统地表征了聚电解质修饰的脂质体的“折返凝聚”和电荷反转。我们通过固定每次裸脂质体的电荷并通过改变悬浮液的两个独立控制参数：脂质体/胶体电荷比和水性悬浮介质的离子强度来探索该模型脂质体/胶体系统的稳定性。在脂质体膜内逐渐加入中性DOPC脂质引起了一种新的有趣现象：由于越过了脂质体的解吸阈值，混悬液的稳定性图显示了一种新的再进入。事实上，在裸DOTAP/DOPC脂质体的固定电荷密度和广泛的聚离子浓度范围内，我们表明，简单的电解质添加首先（低盐状态）由于复合物之间残余排斥的增强屏蔽而使悬浮液不稳定，然后（高盐状态）决定了新的稳定相的开始，该新的稳定相是由颗粒表面上不存在Na 2SO 4吸附引起的。我们发现，所观察到的现象可以合理化的Velegol-Thwar模型内的异质带电粒子和的吸附脱附符合温克勒和Cherstvy的吸附理论的预测。我们的研究结果毫不含糊地支持的重入冷凝的图片驱动的相关吸附的颗粒表面上的碳链，提供有趣的见解可能的机制定制复杂的胶体通过盐诱导的影响。
2015-03-10 cond-mat.soft
Effect of dielectric discontinuity on a spherical polyelectrolyte brush
在本文中，我们进行了分子动力学模拟的球形刷和抗衡离子在无盐介质。采用镜像电荷法考虑了接枝纳米粒子表面的介电不连续性。不同的参数，包括反离子的化合价，纳米粒子的半径，和刷的总电荷，获得的刷的性能。一价抗衡离子的密度分布，并与一个简单的平均场理论方法进行了比较。该理论使我们能够获得系统的渗透性质。
2018-01-11 cond-mat.soft
Interaction of charged patchy protein models with like-charged polyelectrolyte brushes
采用隐溶剂、显盐Langevin动力学方法，研究了带电斑片状粒子模型（CPPMs）在同电荷致密聚乙烯（PE）刷（每链含50个单体）薄膜上的吸附.我们以前介绍的CPPMs集包括定义明确的一个，两个补丁的球形小球，每个相同的净电荷和（纳米）大小，与单极和多极矩相媲美的小球状蛋白。我们重点研究了静电效应对典型蛋白质在远离等电点处吸附的影响，其中电荷调节不起作用。尽管相同的净电荷的刷和小球，我们观察到大的结合亲和力高达几十的热能，kT，这是通过降低盐浓度和增加的补丁（ES）的电荷增强。我们的分析的距离分辨潜力的平均力连同所有领先的相互作用的贡献的现象学描述表明，吸引力是最强的刷表面，多极驱动，出生（自能），和反离子释放的贡献，占主导地位的单极和空间排斥本地。
2017-01-10 cond-mat.soft
Mechanism of chain collapse of strongly charged polyelectrolytes
我们进行了广泛的分子动力学模拟的带电荷的聚合物在一个良好的溶剂中的制度，其中链是崩溃。我们分析了回转半径$R_g $对约化Bjerrum长度$\ell_B$的依赖关系，发现了两种不同的机制。在第一种情况下，称为弱静电状态，$R_g \sim \ell_B^{-1/2}$，这只与反离子涨落理论的预测一致。在第二个，称为强静电制度，我们发现$R_g \sim \ell_B^{-1/5}$。为了解释新的制度，我们修改了反涨落理论。
2016-06-07 cond-mat.soft
Scaling Theory of Polyelectrolyte Adsorption on Repulsive Charged Surface
用标度分析方法研究了电子在排斥性带电表面上的吸附。在低离子强度和低的表面电荷密度，其中一个单一的离子能够被吸附到表面上，在相图中的不同制度被确定。本文还探讨了同电荷聚电解质形成多层膜结构的可能性。
2004-12-11 cond-mat.soft physics.chem-ph
Impact of charge distribution of soft layers on transient electroosmotic flow of Maxwell fluids in soft nanochannels
本研究通过Laplace变换半解析求解了软纳米通道中Maxwell流体的瞬态电渗流，发现调整聚电解质层的电荷分布可有效控制电渗流的方向与强度，并引入临界数ks量化电渗流反转。
2023-09-07 cond-mat.soft
Manipulation of confined polyelectrolyte conformations through dielectric mismatch
我们证明了一个高度带电的限制在一个球形腔体中的电介质之间的不匹配的功能的非晶构象到一个四重对称形态之间的可逆转换腔内外。由于介电失配的表面极化表现出额外的“限制”效应，这是最明显的在一定范围内的腔半径和静电强度之间的单体和反离子和多价反离子。对于具有带电表面的腔，表面极化导致在外侧吸附的抗衡离子的量增加，进一步将受限的离子压缩成四重对称形态。链的平衡构象取决于几个关键因素，包括腔内外介质的相对介电常数、多价反离子浓度、相对于链长的腔半径以及界面电荷密度。我们的研究结果提供了深入了解的介电失配的影响，在包装和交付的聚电解质跨媒体具有不同的相对电导率。此外，响应于环境介电常数的可逆的转换的构象允许在生物传感和医疗监测的潜在应用。
2019-07-12 cond-mat.soft
Conformation of a Polyelectrolyte Complexed to a Like-Charged Colloid
我们报告的结果，从分子动力学（MD）模拟的构象的一个长的灵活的复合到一个带电的球，\textit{both negatively charged}，在存在的中和抗衡离子在强库仑耦合制度。这种配合物的结构对电子的电荷密度非常敏感。对于完全带电的聚合物，聚合物形成致密的二维“盘”，而对于部分带电的聚合物，单体散布在胶体表面上。一种机制，涉及的\textit{overcharging}的反离子的反离子，提出解释所观察到的构象。
2001-11-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effect of Image Forces on Polyelectrolyte Adsorption at a Charged Surface
用蒙特卡罗模拟研究了柔性高电荷聚电解质在带相反电荷平面上的吸附。图像力的影响被认为是源于在基板界面处的介电不连续性。在固定的碳原子体积分数，链长和表面电荷密度的影响也被认为是。提供了详细的结构研究，包括单体和流体电荷分布。它表明，图像力可以大大降低的程度，吸附和随之而来的抑制电荷反转的基板的聚电解质。
2004-06-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Influence of charges on the behavior of polyelectrolyte microgels confined to oil-water interfaces
静电作用对微凝胶界面性质的影响在文献中一直存在争议。目前尚不清楚库仑相互作用是否或如何影响它们在界面约束下的行为。在这项工作中，我们结合压缩等温线，原子力显微镜成像，和计算机模拟，以进一步研究在油-水界面的pH响应性微凝胶的行为。在低压缩下，带电的微凝胶可以比不带电的微凝胶被压缩得更多。带电微凝胶的面内有效面积比不带电的小。因此，可压缩性由微凝胶与界面的面内相互作用决定。然而，在高压缩下，带电的微凝胶比不带电的微凝胶可压缩性差。位于水相中的微凝胶组分相互作用较早的带电比不带电的微凝胶，因为它们的不同的溶胀垂直于界面。因此，在高压缩下的压缩性由面外相互作用控制。此外，所研究的微凝胶的尺寸起着关键作用。在低压缩的电荷依赖性的差异，在压缩性仅观察到小，但不为大的微凝胶，而在高压缩的行为不依赖于大小。我们的研究结果突出了软聚合物微凝胶的复杂性相比，刚性胶体颗粒。我们清楚地表明，静电相互作用影响的微凝胶的界面性质。
2020-08-24 cond-mat.soft
Charge and hydration structure of dendritic polyelectrolytes: molecular simulations of polyglycerol sulphate
基于树枝状或超支化聚电解质的大分子已成为生物医学应用的高潜力候选者。在这里，我们研究的电荷和溶剂化结构的树枝状聚甘油硫酸酯（dPGS）的第0至3代在氯化钠水溶液中的显式溶剂分子动力学计算机模拟。我们表征dPGS通过计算几个重要的属性，如相关的dPGS半径，分子分布，溶剂可及的表面积，和部分分子体积。特别是，由于dPGS具有高电荷重整化效应，我们解决了如何获得一个明确的有效电荷和表面电位的dPGS的实际应用的挑战。我们比较隐式和显式溶剂的方法在我们的全原子模拟与粗粒度的模拟从我们以前的工作。我们发现有效静电尺寸的一致值（即，德拜-休克尔球的有效电荷的位置）在所有的方法中，最多偏离一个水分子的大小。最后，水插入dPGS和它的热力学签名的过剩化学势的提出和合理化。
2020-10-08 cond-mat.soft
Bending rigidity of stiff polyelectrolyte chains: Single chain and a bundle of multichains
我们研究了高电荷刚性聚电解质的弯曲刚度，为一个单一的链和许多链形成一个束。一个理论的发展，占竞争性结合的抗衡离子和电荷之间的相互作用，软化聚乙烯（PE）链。即使是一个小浓度的多价抗衡离子的存在下，导致显着减少的弯曲刚度的链，名义上是由它们的骨干电荷之间的排斥硬化。作为$f_{0}$（链上带电单体的分数）的函数的弯曲刚度的变化不表现出简单的标度行为;它随着$f_{0}$的增加而增长，低于$f_{0}$的临界值。然而，超过临界值，链随着$f_{0}$的增加而变得更软。弯曲刚度也表现出有趣的依赖于多价抗衡$n_{2}$的浓度;对于高电荷的PE，弯曲刚度随着$n_2$从零开始增加而降低，而随着$n_{2}$的增加而增加，超过$n_{2}$的一定值。当主链形成$N$ -环缩合物（例如，由链的$N$匝（缠绕）形成的环形束），环间耦合进一步软化凝聚物，导致凝聚物的弯曲自由能，其对于大的$N$按$N$缩放。
2003-12-12 cond-mat.soft
Equilibrium Bundle Size of Rodlike Polyelectrolytes with Counterion-Induced Attractive Interactions
多价反离子可以诱导电荷相同的棒状聚电解质之间的有效吸引，导致形成聚电解质束。在本文中，我们使用一个简单的模型，其中的聚电解质（假设是成对添加剂）之间的吸引力被唯象处理的平衡束的大小计算。如果反离子是点状的，它们几乎完全中和了束的电荷，平衡束的大小发散。然而，当抗衡离子较大时，空间和短程静电相互作用阻止束的电荷中和，从而迫使平衡束的尺寸是有限的。我们还考虑了增加束中每个棒的最近邻的数目会使棒之间的吸引力相互作用受挫的可能性。这样的挫折导致有限大小的束的形成，以及，即使当抗衡离子很小。
2004-12-03 cond-mat.soft
Charge regulation of weak interacting polyelectrolytes
我们引入了一个广义的非均匀平均场理论来描述弱棒状聚电解质的离解。我们的方法允许两个亚晶格对称性破缺，这在滴定曲线中与中间解离度的平台相关联。我们首先测试我们的方法在一个单一的弱PE的情况下，通过与精确计数研究比较，并表明它给出了定量准确的结果在整个范围内的pH值的解离度，并在具体的表现比最近邻近似（精确的解决方案是可能的）。然后，我们研究了电荷调节的耦合系统的弱聚酸和弱聚碱作为其相互距离的函数，这有一定的相关性PE多层膜的形成和PE络合。一个复杂的相互作用的程度的离解和有效的相互作用之间的PE作为其相互距离的函数被发现。
2004-01-28 cond-mat.soft
Coarse-grained Models of Aqueous Solutions of Polyelectrolytes: Significance of Explicit Charges
聚电解质的结构对其单体之间相互作用的微小变化高度敏感。特别是，由抗衡离子介导的相互作用发挥了重要作用，并受到特定分子效应和通用浓度效应的影响。因此，粗粒度模型再现原子模型的结构属性的能力是一项具有挑战性的任务。我们目前的研究比较了不同种类的粗粒度模型的能力：（i）~再现的一个原子模型的聚丙烯酸钠（聚丙烯酸钠）的结构，（ii）~再现这种结构的变化与单体的数量和浓度的不同物种。我们表明，只有得到足够的缩放的聚合物的回转半径~ $R_{\rm g}$与单体的数目~ $N$和盒的大小~ $L_{\rm box}$，第一，如果单体的电荷和反离子被明确地描述，第二，如果一个有吸引力的Lennard-Jones贡献被添加到遥远的单体之间的相互作用。此外，我们表明，隐式离子模型只与高静电屏蔽制度。
2020-01-31 cond-mat.soft
Regimes of strong electrostatic collapse of a highly charged polyelectrolyte in a poor solvent
我们进行了广泛的分子动力学模拟的情况下，当链是在一个崩溃的状态和静电相互作用，其特征在于减少Bjerrum长度$\ell_B$，在不良溶剂中的高度带电的柔性聚乙烯（PE）链是强的。我们发现存在几个子制度，$R_g \sim \ell_B^{-γ}$，在链$R_g$的回转半径的依赖$\ell_B$。与良溶剂相反，不良溶剂的指数$γ$主要取决于抗衡离子的大小和价态。为了解释不同的子制度，我们推广现有的反涨落理论的自由能链的体积相互作用的一个更完整的帐户。这些包括链单体之间、单体与抗衡离子之间以及抗衡离子本身之间的相互作用。我们还证明了凝聚反离子的存在可以改变链单体之间的有效吸引力，并影响第二维里系数的符号。
2016-09-21 cond-mat.soft
Dynamical clustering of counterions on flexible polyelectrolytes
利用分子动力学模拟研究了电荷密度高于和低于反荷凝聚阈值时反荷聚合物缔合的局域动力学。令人惊讶的是，抗衡离子形成弱相互作用的簇，其表现出短程取向顺序，并且由于离子穿过扩散双层的迁移而缓慢衰减。团簇动力学对外加电场不敏感，定性上与现有的实验数据一致。结果是一致的经典理论的预测，只有在更长的时间尺度。
2007-07-31 cond-mat.soft
Field-Theoretic Simulations of Polyelectrolyte Complexation
我们简要地讨论了我们最近的场论研究，这发生在溶液中的两个相反电荷的聚电解质的络合。荷电系统需要超越平均场（或自洽场）近似的理论方法;实际上，平均场论对于这种近似解是定性不正确的。分析（单回路）和数值（复杂的朗之万）的方法来考虑电荷相关性进行了讨论。特别是，第一个应用领域的理论模拟到MEMS系统的报告。提供了电荷-电荷关联长度和相图;定性地探讨了电荷再分布的影响。
2007-07-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Behavior of rod-like polyelectrolytes near an oppositely charged surface
用蒙特卡罗模拟研究了高电荷短棒状聚电解质在相反电荷平面附近的行为。提供了详细的微观结构研究，包括单体和流体电荷分布，和链取向。考虑了链长、基底表面电荷密度和像力的影响。由于较低的链熵（与柔性链相比），我们的模拟数据表明，棒状聚电解质可以，在一般情况下，更好地吸附比柔性的。尽管如此，在低基板介电常数，它被发现，排斥力的形象往往显着减少这种差异。
2005-10-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
On the molecular mechanism of surface charge amplification and related phenomena at aqueous polyelectrolyte-graphene interfaces
在这篇文章中，我们举例说明了最近报道的一种新现象，即表面电荷放大（SCA）（最初被称为过充电（OC））。和Lozada-Cassou M. J. Phys. Chem. B，2004，108，7286]，通过电解质水溶液的分子动力学模拟，该电解质水溶液涉及与带电石墨烯壁接触的多价阳离子和短链聚苯乙烯磺酸锂的存在，其中溶剂水用现实分子模型明确描述。我们表明，SCA在这些系统中的发生，在原始模型中观察到的相反，既不涉及接触共吸附的带负电荷的大离子，也不涉及二价阳离子的大尺寸和电荷不对称的情况下，所需的隐式溶剂。事实上，SCA现象围绕着具有平均偶极取向的水（相对于水合离子）的优先吸附，使得水的氢和氧位点的电荷在表面电荷密度的有限范围内诱导放大而不是屏蔽带正电的石墨烯表面。
2012-02-20 cond-mat.soft
Phase Behavior of Polyelectrolyte-Surfactant Complexes at Planar Surfaces
本文从理论上研究了不溶性带电表面活性剂单分子层与半稀极性溶液（带相反电荷）接触时的相图。聚电解质被假定为具有长程和有吸引力的（静电）与表面活性剂分子的相互作用。此外，我们引入了一个短程（化学）相互作用，这是吸引力或排斥。表面活性剂单层可以在稀相和凝聚相之间具有横向相分离。三个不同的制度的耦合系统进行了研究，根据系统参数。一种是由于表面的短程排斥而耗尽的体系，以及两种吸附体系，一种是由静电主导的，而另一种是由短程化学吸引力（类似于中性聚合物）。与裸露的水/空气界面相比，当表面活性剂分子对微粒子的吸引力更大（或至少排斥力更小）时，微粒子将向上移动表面活性剂的临界温度。对于排斥性短程相互作用，则相反。最后，添加盐的解决方案被发现，以增加临界温度的吸引力的表面，但不显示任何显着的效果排斥表面。
2006-08-06 cond-mat.soft
Resolving solution conformations of the model semi-flexible polyelectrolyte homogalacturonan using molecular dynamics simulations and small-angle x-ray scattering
聚电解质在溶液状态下的构象一直是高分子科学研究的热点。本文利用全原子分子动力学模拟（MD）和小角X射线散射实验（SAXS）来阐明模型β-高半乳糖醛酸的分子结构。几个聚合度进行了研究，此外，部分甲基酯化的，否则携带电荷的羧基基团被用来产生不同的链内电荷分布的样品。它表明，在长度尺度约1纳米以上的孤立链的构象具有令人惊讶的小依赖于电荷分布或伴随的单价盐的浓度，反映的糖环的固有刚度和糖苷键的动态约束。事实上，孤立链的构象在所有可访问的长度尺度是很好地描述了原子坐标可从纤维衍射研究。此外，在更集中的系统中，它表明，经过仔细分析的SAXS数据，预示着一个所谓的“峰”的出现的粒子间效应的形式，可以提取，这种现象可以再现多链MD模拟。
2018-12-24 cond-mat.soft
Overcharging, charge inversion and reentrant condensation: Using highly-charged polyelectrolytes in tetravalent salt solutions as an example of study
我们通过计算机模拟研究了盐诱导的电荷过补偿和柔性聚电解质的电荷反转，并证明了离子排斥体积的重要性。当离子尺寸与单体尺寸相当时，发生重入冷凝，并且发生在盐浓度的中间区域。在高盐区，离子可使链在其表面附近过充电，并且链周围的电荷分布显示振荡行为。通过电泳获得的非耐候性证据表明，电荷反转并不一定出现过充电和发生时，离子尺寸不大。这些发现表明，在高盐浓度下，电荷反转与重溶凝析油的再溶解是断开的。
2008-05-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Polyelectrolyte and polyampholyte effects in synthetic and biological macromolecules
涉及聚阴离子的静电相互作用的性质调节合成和生物大分子的性质。虽然几十年来一直在深入研究，但许多长度尺度的相互作用阻碍了一些基本问题的完全解决，例如静电持久长度（$l_e$）如何随离子强度（$I$）而变化。在这篇综述中，我们描述了聚电解质（PAs）和聚两性电解质（PAs），这是聚合物的单体具有随机分布的相反电荷的某些特性。在回顾了当前对$l_e$对$I$的依赖性的理论认识之后，我们提出了符合两种不同行为的实验数据。对于RNA和DNA，发现$l_e \sim I^{-1}$，而对于某些蛋白质和其他聚电解质$l_e \sim i^{-1/2}$。一个标度型理论，它描绘了电荷相关性和纯的PAs的形状，是有效的盐浓度在很宽的范围内的影响。我们还使用理论和模拟来论证PA（具有足够小以诱导小球形成的净电荷）和PE（与RNA折叠相关）的崩溃动力学的不同阶段是相似的。在这两种情况下，主要的初始构象变化涉及亚稳态珍珠项链结构的形成。在粗化过程中，大的团簇（珍珠）通过一个让人想起Lifshitz-Slyozov机制的过程以较小的团簇为代价生长。最后，最近关于单链DNA和PE拉伸的理论和单分子实验进一步揭示了带电大分子的复杂行为。该调查仅限于极少数主题，显示了在广泛的学科中的反作用的重要性。
2011-03-09 cond-mat.soft
Scattering Evidence of Positional Charge Correlations in Polyelectrolyte Complexes
本研究采用散射长度密度匹配的小角中子散射提取PEC中阴离子单体及全部电荷的位置关联，观测到库仑屏蔽尺度处的关联峰及其随加盐消失，并获得理论与模拟验证。
2023-05-24 cond-mat.soft
End-effects of strongly charged polyelectrolytes - a molecular dynamics study
我们调查端部效应的离子分布周围的强带电，灵活的聚电解质与淬火的电荷分布的分子动力学模拟稀聚电解质溶液。我们采取明确的反离子考虑和计算通过埃瓦尔德求和方法的完整的库仑相互作用。我们发现，自由抗衡离子的解决方案分布在这样一种方式，一小部分的链电荷被有效地中和。这反过来又导致一个有效的电荷分布，这是类似的弱电荷滴定聚电解质，具有退火的电荷分布。静电相互作用，链构象和counterweight分布之间的微妙的相互作用进行了详细研究，作为不同的系统参数，如链长Nm，电荷分数f，带电粒子密度ρ，离子强度和溶剂质量的函数。从标度理论的预测进行比较。
2001-05-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamics of a driven confined polyelectrolyte solution
聚电解质在带相反电荷的表面和恒定的电场作用下的输运是研究DNA大小分离的一个重要方面。利用包含表面极化效应的分子动力学模拟，我们发现聚电解质及其反离子的迁移率随限制表面电荷密度的变化呈非单调变化。对于限制电荷密度的最佳值，由于在双链上的相反电荷限制所赋予的差分摩擦，可以在宽范围的双链电荷上实现聚电解质的有效分离。此外，通过改变带电限制反离子的位置，可以通过利用由于限制内外介质之间的介电失配引起的表面极化效应来实现增强的电荷分离。
2020-09-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Osmotic Properties of Charged Cylinders: Critical Evaluation of Counterion Condensation Theory
B-DNA在水中的渗透系数，在适度稀释的溶液中，可能与基于简单的“反凝聚”理论的预测偏差高达100%。我们确定的结果渗透性能通过细胞模型描述的离子气氛附近的圆柱形的玻璃。细胞模型预测的渗透性能不同意预测的基础上简单的冷凝理论，但令人惊讶的是，良好的和谐与实验结果。我们认为，忽略有限半径的影响，使简单的凝聚理论不适用于所有，但不切实际的低浓度，无法重现渗透性能的聚电解质，如DNA。
2000-08-23 cond-mat.soft
Attraction and ionic correlations between charged stiff polyelectrolytes
我们使用分子动力学模拟来研究吸引力的相互作用和潜在的离子之间的相关性平行的带电杆在没有额外的盐。对于一个通用的散装系统的杆，我们确定了减少短程排斥的负渗透系数的起源。抗衡离子显示出一个弱的三维秩序的吸引力制度的迹象，只有一次棒施加的电荷不均匀性被划分出来。我们还处理的情况下，吸引力的一对杆的几个选定的线电荷密度和杆半径。测量的个人贡献之间的密切杆的力作为一个函数的Bjerrum长度进行了研究。我们发现，即使在足够高的Bjerrum长度的总力总是吸引力，静电的贡献，最终可以成为排斥。我们还测量了方位角和纵向关联函数来回答这个问题如何凝聚离子分布相对于彼此和相邻的棒。例如，我们表明，普遍的相互联锁离子的图像是定性正确的，即使修改由于热波动通常是强大的。
2002-06-10 cond-mat.soft
Electrophoresis of a rod macroion under polyelectrolyte salt: Is mobility reversed for DNA?
利用分子动力学模拟，研究了棒状大离子在反离子存在下的电荷反转现象。我们模拟了大离子在外加电场下的电泳。当反离子和共离子都是聚电解质时，如果反离子的线电荷密度大于共离子的线电荷密度，则发生电荷反转。对于表面电荷密度等于DNA的大离子，反向迁移率是通过多价反离子的吸附或静电学和其他机制的组合（包括短程吸引电势或反离子围绕棒轴的机械缠绕）来实现的。
2004-01-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Effects of Charge Regulation on the Conformations and Dynamics of a Polyelectrolyte during Nanoparticle Adsorption
Indian Institute of Technology Jodhpur（印度理工学院乔德普尔分校）；University of Delhi（德里大学）
本研究通过混合CR蒙特卡罗/分子动力学模拟，探究电荷调控对聚电解质吸附带相反电荷纳米粒子的构象与动力学影响，发现高盐下CR增强吸附、CC促伸展构象等规律，为调控纳米粒子稳定性提供策略。
2026-10-14 cond-mat.soft
Surface-induced layer formation in polyelectrolytes
我们分析，通过RPA计算，条件下，带相反电荷的聚电解质的混合物可以在附近的带电表面创建一个分层结构的微偏析。如果表面即使在大部分混合物都是均匀的温度下也有足够强的电荷，那么就可以形成许多稳定的层。
1998-09-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Correlation between flexibility of chain-like polyelectrolyte and thermodynamic properties of its solution
用正则蒙特卡罗模拟方法研究了含电荷低聚物和等效反离子数的模型溶液的结构和热力学性质。低聚物表示为（柔性）自由连接的链或带电硬球的线性（刚性）阵列。根据电解质溶液的原始模型，反离子被模拟为带电硬球，溶剂被模拟为介电连续体。显着差异的对分布函数，获得刚性（棒状）和柔性模型，但在热力学性质，如稀释焓和过剩化学势的差异，是不太显着。结合实验数据对实验结果进行了讨论.模拟结果表明，偏离完全扩展（棒状）构象产生稍强的结合抗衡离子。另一方面，聚离子的灵活性，即使与离子尺寸效应相结合，也不能归咎于稀释焓的理论结果和实验数据之间的定性差异。
2012-02-20 cond-mat.soft
Adsorption Transition of a Polyelectrolyte on a High-dielectric Charged Substrate
本文用蒙特卡罗模拟和解析方法研究了吸附在高介电常数带电表面上的电子的行为。结果表明，在低离子强度介质中，该跃迁是一级跃迁，表面带排斥电荷。表征吸附的序参量--表面单体密度与表面电荷密度呈线性关系。这表明，在基材上，粘合剂总是被压缩的。解吸前无构象变化。最后，推导了一个新的层厚标度律，并通过模拟数据进行了验证。
2004-01-30 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Phase equilibria and charge fractionation in polydisperse polyelectrolyte solutions
通过一般的热力学考虑，预测了由几种类型的电离度不同的带电大分子组成的水溶液中的一种新型相分离。我们表明，即使是一个小的差异，在电离度的其他等效组件的结果在其空间分离时发生的温度降低早于沉淀的组件从溶液中。讨论了电荷分馏在生物过程中的一些意义。
2005-02-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Counterion-release entropy governs the inhibition of serum proteins by polyelectrolyte drugs
树枝状聚电解质构成了用于生物医学目的的高潜力药物和载体系统，但它们的生物分子相互作用模式，特别是那些决定与蛋白质结合亲和力的相互作用模式，尚未得到合理化。我们研究了候选药物树枝状聚甘油硫酸酯（dPGS）与血清蛋白的相互作用，使用等温滴定量热法（ITC）解释和补充分子计算机模拟。首先研究溶菌酶作为一个定义明确的模型蛋白质，以验证理论概念，然后将其应用于重要的细胞粘附蛋白家族的选择素。我们表明，强络合的驱动力主要来自于只有少数凝聚的抗衡离子从dPGS结合后释放。的结合常数显示出一个令人惊讶的弱依赖dPGS的大小（和裸电荷），这可以理解的胶体电荷重整化效应和事实，占主导地位的反离子释放机制的大小几乎完全取决于蛋白质特异性结合补丁的界面电荷结构。我们的研究结果解释了P-和L-选择素相对于E-选择素的高选择性使dPGS充当高度抗炎药物。整个分析表明，蛋白质与带电聚合物药物的相互作用可以通过模拟以前所未有的准确性来预测。因此，我们的研究结果打开了新的视角，合理设计的带电聚合物药物和载体系统。
2017-12-11 cond-mat.soft
Like-Charge Colloid-Polyelectrolyte Complexation
研究了高电荷球与柔性长链聚合物\textit{both negatively charged}在无盐环境中的络合反应。二价抗衡离子的存在确保了电中性。使用分子动力学（MD）的原始模型的框架内，我们考虑不同的库仑耦合制度。在强库仑耦合下，我们发现吸附链总是局限于胶体表面，但形成不同的构象，这取决于链的线性电荷密度。一个机制，涉及的双\textit{overcharging}提出来解释这些结构。在中间库仑耦合，链构象开始成为三维的，我们观察到多层的高电荷链，而较低的电荷密度的链包裹在胶体周围。在弱库仑耦合，对应于一种水性溶剂，我们仍然发现了同电荷络合。在后一种情况下，链构象呈现环状。
2002-01-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
