Exotic Electrostatics: Unusual Features of Electrostatic Interactions between Macroions
我们提出了一个概述，我们的理解带电的大分子表面介导的移动计数器和coions之间的静电相互作用。弱耦合制度和强耦合制度之间的二分法详细描述和它们的方式产生排斥和吸引力之间的相互作用名义上相等的电荷大离子。我们还介绍了多组分库仑流体的情况下，部分弱，部分强耦合到本地静电场，导致非单调的相互作用，同样带电的宏离子的着装抗衡离子的概念。猝灭的表面电荷无序对反离子介导的静电相互作用的影响进行了分析，在相同的概念框架内，并示出导致意外的和非凡的静电相互作用之间的随机带电表面具有相等的平均表面电荷密度，甚至有效的中性大离子表面。因此，这些最近的发展挑战了流行文化的一些珍贵概念。
2010-08-02 cond-mat.soft
Overcharging and charge reversal in the electrical double layer near the point of zero charge
本文研究了弱荷电球形胶体在尺寸不对称的1：1和2：2盐溶液中的离子吸附。我们使用电解质的原始模型进行蒙特卡罗模拟，以及理论计算的超网链/平均球近似（HNC/MSA）和不等半径的修改的Gouy-Chapman（URMGC）积分方程。结构量，如径向分布函数，积分电荷，和平均静电势的报告。我们的Monte Carlo“实验”证明，在零电荷点附近，最小的离子物种优先吸附到宏观粒子上，与这个最小的电解质组分所携带的电荷的符号无关，从而引起电荷反转和过充电现象的出现。因此，当大离子稍微带电并且共离子大于抗衡离子时，观察到电荷反转。在相反的情况下，即如果抗衡离子大于共离子，则发生过充电。换句话说，在本文中，我们提出了第一个模拟数据过充电，表明这种新的效果激增接近零电荷点的离子大小不对称的后果。此外，可以看出，在HNC/MSA中包含硬核相关性导致大离子表面附近的空间区域，其中当胶体电荷增加时，积分电荷和/或平均静电势可以降低，反之亦然。这些观察意识到电泳迁移率测量的解释，使用标准的泊松-玻尔兹曼近似超出其有效区域。
2008-03-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Non-monotonic swelling of a macroion due to correlation-induced charge inversion
已知浸入多价抗衡离子溶液中的大的带电体可在抗衡离子吸附到其表面时经历电荷反转。我们使用电荷反转理论来研究的情况下，一个可变形的，多孔的宏离子，它可以吸附到它的散装多价离子，形成一个三维强相关液体。当多价离子加入溶液中时，这种吸附可能导致大离子尺寸的非单调变化。当大离子的裸电荷被屏蔽时，大离子首先收缩，然后当吸附的离子反转净电荷的符号时，大离子重新膨胀。我们推导出一个值的外向压力所经历的这样一个macroion作为在溶液中的离子浓度的函数。我们发现，对于多价离子的浓度远离中性点（身体的净电荷为零）的小偏差，膨胀的大小与多价离子浓度的对数的比率在中性点的浓度呈抛物线增长。
2009-08-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Adsorption of multivalent ions on a charged surface: Oscillating inversion of charge
已知多价抗衡离子在大离子的带电表面上的吸附由于抗衡离子的强横向关联而导致大离子电荷的反转。我们考虑了一个非平凡的作用，排斥量的抗衡离子对这种效果。解析地表明，当大离子的裸电荷增加时，其净电荷（包括吸附的反离子）随它们的层数振荡。每当顶层的抗衡离子完全充满并变得不可压缩时，电荷反转就会消失。蒙特卡罗模拟证实了这些电荷反转的振荡。这种现象的另一个版本研究了金属电极屏蔽多价抗衡离子时，电极的电位控制，而不是其电荷。在这种情况下，可压缩性和电荷反转的振荡导致该电极的电容随多价抗衡离子的吸附层的数量而振荡。
2001-05-29 cond-mat.soft
Ionic Cloud Distribution close to a Charged Surface in the Presence of Salt
尽管它的重要性，离子云分布的理解接近一个带电的大离子在生理盐条件下仍然非常有限，特别是对于强耦合系统，例如，多价抗衡离子。在这里，我们提出了一种形式主义，预测在附近的一个带电的宏离子为任意量的添加盐和在两个限制的平均场和强耦合的反离子和coion分布。的分布函数计算明确的离子旁边的一个无限大的平面带电壁。我们提出了一个示意性的相图识别不同的物理制度的静电耦合参数和散装盐浓度。
2007-12-29 cond-mat.soft physics.bio-ph
Effective macroion charge and stability of highly asymmetric electrolytes at various salt conditions
我们研究了高度不对称电解质不稳定的静电机制。为此，我们进行原始模型蒙特卡罗模拟的带电大离子浸没在多价盐溶液。在低盐浓度下，由于多价反离子吸附，大离子有效电荷减少。在高盐浓度下，大离子变得过充电，使得它们的表观电荷具有与化学计量电荷相反的符号。随着盐度的进一步增加，反向电荷逐渐增长到饱和值。该系统在低盐浓度和极高盐浓度下保持稳定。在中间区域，接近宏离子等电点，我们观察到宏离子聚集。所得到的相行为非常类似于聚电解质引起的胶体分散体的不稳定性。
2003-04-25 cond-mat.soft
Theory of competitive counterion adsorption on flexible polyelectrolytes : Divalent salts
用吸附模型[M. Muthukumar，J. Chem. Phys. { \bf 120}，9343（2004）]，其将Bjerrum长度、盐浓度和局部介电异质性视为系统中的物理变量。有效电荷和聚合物尺寸的自洽计算表明，在竞争吸附中，二价抗衡离子取代了凝聚的一价抗衡离子。该理论进一步预测，在适度的物理条件下，聚合物电荷随着二价盐的增加而被补偿和逆转。因此，两个电极分别塌陷和重新隆起。较低的温度和较高程度的介电异质性增强了所有种类的离子的凝聚。作为库仑强度和盐浓度的函数计算的有效电荷的完整状态图表明：（a）过度充电需要最小库仑强度，和（b）由于静电屏蔽（低库仑强度）或负共离子凝聚（高库仑强度），盐的存在逐渐增加，使聚合物再充电。一个简单的离子桥理论也提出了预测的聚电解质的一阶崩溃。理论预测与实验和模拟的一般结果是一致的。
2008-01-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Electrostatic interactions between charge regulated spherical macroions
本文基于 Frumkin-Fowler-Guggenheim 等温线与带电荷调节边界条件的 Poisson-Boltzmann 理论，揭示球形大离子可发生对称性破缺并形成退火电荷斑块，从而在一价电解质中产生同号电荷吸引。
2023-12-08 cond-mat.soft
Adsorption of highly charged Gaussian polyelectrolytes to oppositely charged surfaces
在许多生物过程中，高电荷的生物分子被吸附到大离子和膜的相反电荷表面。它们在表面附近形成了强关联结构，这是传统的Poisson-Boltzmann理论所不能解释的。许多柔性生物分子可以用高斯聚合物来描述。本文用强耦合理论研究了高电荷态高斯型聚电解质的吸附。两种情况下的吸附被认为是，当高斯聚电解质被限制a）由一个带电荷的壁，和b）之间的两个带电荷的壁。讨论了盐和聚合物的几何形状对其在强耦合区的吸附-耗尽转变的影响。
2015-11-16 cond-mat.soft
A simple model for semipermeable membrane: Donnan equilibrium
本文研究了一个被半透膜限制的电解质溶液中大离子的模型。考虑薄膜有限厚度，薄膜两面均匀带电。该模型明确地包括静电和尺寸颗粒的相关性。我们的研究主要集中在大离子在膜表面的吸附和渗透压。渗透压的理论预测与实验结果吻合较好。
2003-11-03 cond-mat.soft
Why monovalent salt reduces charge inversion of macroion by trivalent counterions
本文指出传统电荷反转理论忽略了3-离子与体相屏蔽大气的竞争吸引效应，解释了添加1:1盐会减弱宏观离子电荷反转的现象，与实验和模拟结果一致。
2024-02-12 cond-mat.soft
Osmotic Swelling Behavior of Surface-Charged Ionic Microgels
本研究结合非线性泊松-玻尔兹曼理论与分子动力学模拟，研究表面带电离子型微凝胶的溶胀行为，发现其去溶胀速度快于体积带电微凝胶，且溶胀行为受电荷分布及微凝胶、盐的本体浓度影响。
2023-12-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Charge symmetry broken complex coacervation
液-液相分离已成为高分子荷电体系化学物理和生物物理研究的重要范式之一。我们阐明了基于电荷调节的平衡相分离机制，即，质子化-去质子化平衡由pH控制，在理想化的大离子系统，可以作为简单凝聚的代理。首先，一个低密度密度泛函计算揭示了两个粒子的配置耦合相邻的大离子上的离子吸附的主导地位。然后，一个二元电池模型，解决了德拜-休克尔以及完全非线性泊松-玻尔兹曼水平，揭示了电荷对称性破缺诱导低密度和高密度相之间的相分离作为pH值的函数。这些结果可以被识别为电荷对称性破缺化学性质相同的大离子之间的复合凝聚。
2020-12-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Combining Molecular Dynamics with Lattice-Boltzmann: A Hybrid Method for the Simulation of (Charged) Colloidal Systems
本文提出了一种混合方法来模拟胶体体系，该方法将分子动力学（MD）和格子-玻尔兹曼（LB）方法相结合。LB方法被用作溶剂的模型，以考虑通过溶剂的流体动力学质量和动量传输。胶体颗粒通过MD传播，并且它们通过粘性力耦合到LB流体。对于LB流体，胶体由球体上均匀分布的点表示。每个这样的点（在任何非晶格位置r处具有速度V（r））通过摩擦力F= V_0（V（r）-u（r））与相邻的八个LB节点相互作用，其中V_0是摩擦力，u（r）是位置r处的流体速度。在波动流体力学的框架内引入了热波动。最近Ahlrichs和D“unweg [J. Chem. Phys. 111，8225（1999）]提出了用于聚合物体系的这种偶联方案。我们研究了LB流体中单个胶体粒子的几个性质，即有效的斯托克斯摩擦和长时间的自相关函数的平移和旋转速度的尾巴。此外，一个带电的胶体系统被认为是由一个大离子，抗衡离子和coions耦合到LB流体。我们研究了离子在恒定电场中的行为。特别地，从在电场的方向上与大离子一起移动的抗衡离子的数量产生大离子的有效电荷的估计。
2005-05-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Theoretical and Experimental Adsorption Studies of Polyelectrolytes on an Oppositely Charged Surface
利用自组装技术，X射线反射率测量，和计算机模拟，我们研究了带电聚合物棒和表面之间的有效相互作用。长时间的布朗动力学模拟被用来测量有效的粘附力作用在杆上的模型组成的平面阵列的均匀带正电的，刚性杆和带负电的平面基板中的存在下，明确的一价抗衡离子和添加的一价盐离子在一个连续的，各向同性的电介质。该静电模型预测了一个有吸引力的聚合物表面粘附力，这是弱依赖于散装盐浓度，并显示公平的协议与德拜-休克尔近似的大离子相互作用在盐浓度接近0.1 M。互补的X-射线反射率实验聚（二烯丙基二甲基铵）氯化物（PDDA）单层膜上的原生氧化硅显示，单层结构，电子密度和表面粗糙度同样是独立的溶液的体离子强度。
1999-02-25 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
