Coalescence of Drops Near A Hydrophilic Boundary Leads to Long Range Directed Motion
描述了一种用于被动去除水平表面上的液滴的新机制，其不需要预制表面能梯度。该方法依赖于在表面上制备交替的亲水/疏水条带。当该表面的一侧暴露于蒸汽，而其另一表面用冷水对流冷却时，蒸汽在亲水性条带上冷凝为连续膜，但在疏水性条带上冷凝为液滴。聚结导致表面上的熔融液滴的质心的随机运动，当它们到达疏水和亲水区域的边界附近时，它们容易被去除，从而导致聚结液滴从表面的疏水条带到亲水条带的净扩散通量。尽管由于亲水性和疏水性条带的不同传热系数而原位产生的热梯度可以为这种运动提供额外的驱动力，但是这不是运动发生的必要条件。这种产生液滴定向运动的方法不需要预先存在的润湿性梯度，并且可以在热管理装置中具有有用的应用。
2014-10-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A water-like model under confinement for hydrophobic and hydrophilic particle-plate interaction potentials
采用分子动力学模拟方法研究了疏水板和亲水板之间的类水模型。在不同的板间距和粒子-板势下，得到了该系统的相行为。对于疏水性和亲水性壁，都有层的形成。结晶发生在接触层的温度低于中间层。此外，熔融温度随着板变得更加疏水而降低。同样，最大密度和最大扩散系数的温度随着疏水性的增加而降低。
2013-09-24 cond-mat.soft
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
Water structuring and collagen adsorption at hydrophilic and hydrophobic silicon surfaces
采用全原子分子动力学研究了胶原蛋白片段在疏水性、氢封端和亲水性、天然氧化的Si表面上的吸附。虽然通过局部接触点的有利的直接蛋白质-表面相互作用会粘附到亲水表面，但在吸附到疏水表面上时会发生均匀分布的表面/分子接触和螺旋结构的稳定化。在后一种情况下，我们发现，粘附伴随着蛋白质内的亲水/疏水图案和固/液界面处的层状水结构之间的相互配合，这可能为经典的疏水效应提供额外的驱动力。
2009-12-15 cond-mat.soft
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
Learning the Hydrophilic, Hydrophobic and Aromatic Character of Amino Acids from their Interfacial Thermal Conductance in Water
本文通过瞬态非平衡分子动力学模拟研究20种天然氨基酸在水中的热弛豫，发现弛豫时间约为2–5 ps，界面热导为40–80 MWm⁻²K⁻¹，并据此按亲水性、疏水性和芳香性对氨基酸进行分类。
2021-09-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamics of gravity driven three-dimensional thin films on hydrophilic-hydrophobic patterned substrates
我们数值研究不稳定重力驱动的三维液体薄膜的纵向条纹和棋盘排列的疏水图案化基板上的动力学。薄膜可以优先在亲水性纵向条纹上引导，而指状物在相邻的疏水性条纹上发展，如果它们的宽度足够大。在棋盘图案上，膜指进发生在疏水域上，而侧向扩展有利于亲水域，提供了调节膜的生长速率的机制。通过运动学的参数，我们定量预测的接触线上的棋盘安排的增长率，提供了第一步的潜在技术，控制薄膜生长的实验装置。
2010-01-20 cond-mat.soft
Surface tension of electrolytes: Hydrophilic and hydrophobic ions near an interface
我们计算了两个和三个离子物种的高极性和低极性流体（水和油）的流体混合物中的界面周围的离子分布。我们考虑了溶剂化和图像之间的相互作用离子和溶剂。我们发现，亲水性和疏水性离子往往会在界面处发生微相分离，从而产生扩大的双电层。我们还推导出电解质体系的表面张力的一般表达式，其中包含负的静电贡献的体积盐密度的平方根成正比。对于亲水性离子对，该平方根项的幅度较小，但对于亲水性和疏水性离子对，该平方根项的幅度大大增加。对于三种离子种类，包括亲水性和疏水性离子，我们计算的离子分布来解释那些通过X射线反射率测量。
2008-05-14 cond-mat.soft
Pathways to dewetting in hydrophobic confinement
液态水在疏水限制下相对于其蒸汽可以变得亚稳态。由此产生的去湿过渡往往阻碍了大的动力学障碍。根据宏观理论，这样的屏障来自于使跨越两个疏水表面之间的区域的临界蒸气管成核所需的自由能-具有较小半径的管塌陷，而较大半径的管生长以干燥整个受限区域。使用广泛的分子模拟水之间的两个纳米级的疏水表面，结合先进的采样技术，在这里，我们表明，表面间的分离，vanically有利于去湿，去湿的障碍不对应于形成（经典）的临界蒸汽管。相反，它对应于一个突然的过渡，从一个孤立的空腔附近的一个限制表面的间隙跨越蒸汽管已经大于宏观理论预期的临界蒸汽管。相应地，去湿势垒也小于经典的预期。我们发现，水密度波动的特殊性质邻近扩展疏水表面-即，观察低密度波动相对于高斯统计的可能性增强-促进这种非经典行为。通过稳定相对于蒸汽管的隔离腔，增强的水密度波动从而稳定新的路径，其绕过经典障碍并提供减小的抗去湿性。因此，我们的研究结果表明，波动在加速从超疏水表面上的Cassie-Wenzel转换到疏水驱动的生物分子折叠和组装的众多现象的动力学方面起着关键作用。
2015-02-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Nanodroplets on rough hydrophilic and hydrophobic surfaces
我们目前的分子动力学（MD）计算的结果上的粗糙的疏水性和亲水性固体表面上的液体纳米液滴的行为。在疏水表面上，纳米液滴的接触角强烈依赖于均方根粗糙度幅值，但它几乎与表面的分形维数无关。由于增加分形维数增加了短波长的粗糙度，而长波长的粗糙度几乎不变，我们得出结论，对于疏水相互作用的短波长（原子）的粗糙度是不是很重要。我们表明，纳米液滴是在一个凯西样的状态。对于粗糙的疏水表面，没有接触角滞后，由于强烈的热波动，这发生在液-固界面上的纳米尺度。然而，在亲水性表面上，由于较高的能垒，存在强的接触角滞后。这些研究结果对人工仿生超疏水表面的开发具有重要意义。
2008-05-07 cond-mat.soft
Wetting of soap bubbles on hydrophilic, hydrophobic and superhydrophobic surfaces
本文研究了固着气泡在固体和液体表面的润湿。基于修正的Young方程，提出了固着气泡接触角的模型，实验结果与模型相符。亲水表面导致90度的气泡接触角，而在超疏水表面上观察到134度。对于亲水性表面，气泡角度随着气泡半径减小-而在超疏水性表面上，气泡角度增加。平台边界的大小决定了气泡的接触角-取决于表面的润湿性。
2013-03-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Tuning contact angles of aqueous droplets on hydrophilic and hydrophobic surfaces by surfactants
小的两亲分子的吸附发生在各种生物和技术过程中，有时是期望的，其他时候是不期望的（例如，污染）。表面活性分子优先与界面结合并影响其润湿性能。我们用分子动力学模拟研究了短链醇（简单表面活性剂）在水-汽界面和不同极性的固体表面上的吸附。分析使我们能够建立一个理论表达式的吸附系数，它与分子的表面积和表面润湿系数指数缩放，这是在很好的模拟结果。吸附到固着液滴的两个界面的竞争以非平凡的方式改变其接触角。表面活性剂的影响是最强的非常亲水性和非常疏水性的表面上，而液滴的表面上的适度亲水性的影响要小得多。
2021-11-05 cond-mat.soft
Onion structures induced by hydrophilic and hydrophobic ions in a binary mixture
在含有85 mM盐的D $_2$ O和3-甲基吡啶（3 MP）的非临界混合物中，观察到单相无序相和具有多层（洋葱）结构的有序相之间的相变。该盐由亲水性阳离子和疏水性阴离子组成，它们与诱导中间相的溶剂组成波动不对称地相互作用。从小角中子散射得到的组成分布的结构因子在无序相中的中间波数处有一个峰，在有序相中有多个峰。形成洋葱的层片层由溶剂化诱导的被D $_2$ O溶胀的带电膜组成。洋葱状相仅在小体积分数的3 MP（在富含D $_2$ O的溶剂中）下实现。
2009-03-16 cond-mat.soft
Growth saturation of unstable thin films on transverse-striped hydrophilic-hydrophobic micropatterns
使用三维数值模拟，我们证明了微图案化的疏水性的基板上的不稳定的薄液膜的生长饱和。我们考虑不同的横向条纹的微图案，其特征在于由亲水性覆盖的总分数和亲水性条纹的宽度。我们比较的微图案上的膜的生长均匀的基板上观察到的稳定状态，这对应于一个饱和的疏水性和生长的手指配置的亲水性和疏水性基板，分别。所提出的微图案触发交替的指状扩展动态的膜，这导致完全抑制接触线生长以上的亲水性条纹的临界分数。此外，我们发现，增加亲水性条纹的宽度减缓前进的前沿，得到较小的临界分数更宽的亲水性条纹。使用解析近似，我们定量预测的覆盖分数的函数的接触线的增长率，并预测的阈值分数饱和的条纹宽度的函数。
2011-10-25 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.flu-dyn
Crossovers in supercooled solvation water: Effects of hydrophilic & hydrophobic interactions
我们使用系统的8 ns从头计算分子动力学（AIMD）研究水的结构和动力学的散装，并接近两个疏水和亲水（羰基）基团的四甲基脲（TMU）。我们观察到交叉的动力学行为周围的疏水基团在$T_X = 256 \pm 4$ K和另一个在$265 \pm 5$ K相关的水-水和水-羰基氢键（HBs）的相对强度。对于体相水，弛豫时间表观发散的温度位于$T_c = 210 \pm 10$ K。为了更好地确定亲水羰基所产生的影响，将水与甲烷分子的系统用作参考。这些发现与蛋白质在溶液中的结构和热力学转变有关，也可能在蛋白质的冷变性机制中发挥作用。
2015-05-07 cond-mat.soft physics.chem-ph
Hydrophobicity Scaling of Aqueous Interfaces by an Electrostatic Mapping
了解复杂的异质分子组装体的疏水性对于表征和预测生物分子之间的相互作用至关重要。因此，揭示组装过程的微妙之处取决于对所涉及的相关界面的准确分类，并且已经在开发所谓的“疏水性地图”上花费了大量精力。“在这项工作中，我们介绍了一种新的基于静电的水界面映射，重点是水对附近表面存在的集体长波长静电响应。除了区分异质表面的疏水和亲水区域之外，这种静电映射还可以区分在相反方向上包围附近水域的亲水区域。因此，我们期望这种方法可以用于预测可能的水介导的亲水性相互作用的位置，除了更普遍强调的疏水性相互作用，也可以是非常重要的。
2015-02-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Water transport through functionalized nanotubes with tunable hydrophobicity
分子动力学模拟被用来研究水通过由疏水和亲水原子组成的纳米管的占据和流动，纳米管被布置在蜂窝晶格上以模拟官能化的碳纳米管（CNT）。我们考虑TIP 3 P水通过具有不同亲水原子分数（f）的（6，6）CNT的窄通道的单列运动。亲水性原子的各种排列被用来产生沿着管具有单独的疏水/亲水域以及两种类型的原子的随机混合物的异质纳米管。发现纳米管通道内的水占有率作为f的函数非线性地变化，并且一小部分亲水原子（f ~ 0.4）足以诱导纳米管的自发和连续填充。有趣的是，通道内水分子的平均数量和通过纳米管的水通量对亲水原子的特定排列的敏感性低于对分数f的敏感性。对于水通量对f的依赖性，观察到两种不同的状态-对于f < 0.4，通量作为f的函数近似线性增加，并且对于更高的f值，通量几乎没有变化，类似于水占有率的变化。我们能够定义纳米管原子和水的氧之间的有效相互作用强度，基于疏水性和亲水性纳米管原子和水之间的相互作用强度的线性组合，可以定量地捕获所观察到的行为。
2015-03-12 cond-mat.soft
Efficient solutions of self-consistent mean field equations for dewetting and electrostatics in nonuniform liquids
我们使用一个新的配置为基础的版本的线性响应理论，有效地解决自洽的平均场方程有关的有效单粒子的潜在的诱导密度。该方法的多功能性和准确性说明应用程序去湿的硬球溶质在Lennard-Jones流体，局部氢键结构和静电之间的相互作用，限制在两个疏水壁之间的水，和离子配对的离子溶液。仿真时间比以前的方法减少了一个数量级以上。
2010-09-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Attractive double-layer forces between neutral hydrophobic and neutral hydrophilic surfaces
具有不同表面性质的蛋白质表面斑块之间的相互作用对驱动蛋白质在不同盐溶液中的构象变化起着至关重要的作用。我们证明了在某些盐溶液的存在下，中性疏水和亲水表面之间的离子特异性吸引双层力的存在。这是通过求解两个不等表面的广义泊松-玻尔兹曼方程来完成的。在计算中，我们利用参数化的离子表面电位和介电常数的配置文件推导出最近的非原始模型分子动力学（MD）模拟，部分占分子结构和水合作用。
2012-01-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.bio-ph
Structure of Water at Hydrophilic and Hydrophobic Interfaces: Raman Spectroscopy of Water Confined in Periodic Mesoporous (Organo)Silicas
利用拉曼振动光谱研究了亲水性介孔硅（MCM-41）和疏水性苯桥联周期性介孔硅（PMO）中水分子结构的温度依赖性。对于毛细填充的孔（75%相对湿度，RH），OH-拉伸区域由位于孔的核心部分中的液态水的贡献主导。它采用块状结构，受到限制和表面疏水性的适度破坏。对于部分填充的孔隙（33%RH），不可冻结吸附膜的结构与毛细填充孔隙中发现的结构完全不同。第一个显著特征是即使在低温（-120 {\textdegree} C）下也不存在低密度无定形冰的拉曼光谱指纹。其次，额外的频带揭示水羟基基团指向不同的水/固体和水/蒸汽界面。对于MCM-41，它们对应于水分子作为与二氧化硅的弱H-键供体，并且悬挂羟基朝向孔的空中心取向。对于苯桥PMO，我们发现了一个额外的类型的悬挂羟基，我们归因于水在疏水固体界面。
2022-01-31 cond-mat.soft
Efficient "on-the-fly" calculation of Raman spectra from \textit{ab-initio} molecular dynamics: Application to hydrophobic/hydrophilic solutes in bulk water
University of Paderborn（帕德博恩大学）
本研究提出一种从第一性原理出发的拉曼光谱高效计算方法，效率较现有方法提升至少一个数量级，可结合从头算分子动力学模拟实时计算有限温度拉曼光谱，并通过研究水溶液中疏/亲水溶质对光谱的影响验证了其预测能力。
2015-04-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.bio-ph
Sliding drops across alternating hydrophobic and hydrophilic stripes
我们进行了一个联合的数值和实验研究，systematically表征的周期性阵列的交替的疏水性和亲水性的条纹与大的润湿性对比度，和典型的宽度为数百$μ\textrm{m}$的液滴滑动的运动。疏水条带的分数从约20%变化到80%。异质图案化的效果可以通过临界键数的重整化值来描述，即在液滴开始移动之前使液滴脱钉所需的临界无量纲力。接近临界Bond数，我们观察到一个急动运动的特点是一个明显的粘滑动力学。结果表明，耗散在时间上是强烈局部化的，与均匀表面上的滑动相比，液滴的平均速度可以容易地减小一个数量级。格子玻尔兹曼（LB）数值模拟是至关重要的披露在何种程度上的滑动动力学可以推导出在不同的键数，表面组成和液体粘度的毛细管，粘性和体力的计算平衡。远离临界Bond数，我们通过研究平均速度和所施加的体积力之间的关系来表征实验和数值的液滴内的耗散。
2016-11-14 cond-mat.soft
Effect of pressure on the phase behavior and structure of water confined between nanoscale hydrophobic and hydrophilic plates
我们进行了系统的分子动力学模拟的水限制在两个纳米板在T=300 K。我们研究了压力（-0.15 GPa <= P <= 0.2 GPa）和板间距（0.4 nm <= d <= 1.6 nm）对水的相行为的影响。当水被限制在疏水板之间时，在足够低的P下在板之间发生毛细蒸发。发生这种转变的d的阈值随着P而减小（例如，1.6 0.0 5GPa时为0.5nm; 0.1GPa时为0.5nm），直至高P时不发生毛细蒸发。当d ~ 0.6 nm且P >= 0.1 GPa时，系统结晶为双层冰。提出了一个显示汽相、液相和双层冰相的P-d相图。当水被亲水性（羟基化二氧化硅）板限制时，它在所研究的所有P和d处保持在液相中。有趣的是，我们观察到，在这种情况下，即使在P散装水空化，承压水保持在液态。系统地研究了两种板材在不同磷浓度下的水化状态。对于这里研究的条件范围内，我们发现，在疏水板的存在下，P的效果是提高水的结构和水分子推向板。疏水板旁边的水分子的平均取向在加压时不改变。相比之下，在亲水性板的存在下，水结构是不敏感的P。因此，我们的研究结果表明，加压时，疏水板表现为“软”表面（在这个意义上的适应压力依赖的水结构的变化），而亲水性的墙壁表现为“硬”表面。
2006-03-02 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.comp-ph
Hydraulic Transport Across Hydrophilic and Hydrophobic Nanopores: Flow Experiments with Water and n-Hexane
我们实验探索压力驱动的流动的水和正己烷通过纳米多孔二氧化硅（Vycor玻璃单片与7或10 nm的孔径，分别）作为温度和表面功能化（本地和硅烷化的玻璃表面）的函数。通过在基于电容器的膜渗透性装置中的上游侧经由惰性气体（氩气和氦气，加压至70巴）施加流体静压来测量液压流率。对于天然的亲水性二氧化硅壁，所测得的水力渗透率可以通过体积流动性来定量地解释，只要我们假设粘性边界层，即分子尺寸的负速度滑移长度。这个边界层的厚度进行了讨论与以前的毛细驱动的流动实验（自发吸胀），并在孔壁的速度滑移溶解气体。穿过硅烷化的疏水纳米孔的水流被阻挡直到至少70巴的流体静压。粘性边界层的不存在定量地解释了与亲水性纳米孔相比，疏水性纳米孔中的正己烷渗透性增强。
2015-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Direct measurements of hydrophobic slippage using double-focus fluorescence cross-correlation
我们报告的结果直接测量的速度分布在微通道中的疏水性和亲水性的墙壁，使用一种新的高精度的方法，双焦点空间荧光互相关在共聚焦显微镜下。在两个壁的附近，通过给出恒定速度的平台，测得的速度分布不会变为零。这种明显的滑移被证明是由于泰勒分散，增强的剪切扩散的纳米示踪剂在流动方向。比较各种条件下疏水壁和亲水壁附近的速度分布表明，由于疏水性，存在真实的滑移长度。这个长度，几十纳米的数量级，是独立的电解质浓度和剪切速率。
2008-02-04 cond-mat.soft
Stretching and Compressing Capillary Bridges on Hydrophilic, Hydrophobic, and Liquid-infused Surfaces
Durham University（杜伦大学）；The University of Edinburgh（爱丁堡大学）
研究不同表面润湿性对毛细桥行为的影响，揭示了接触线固定和润滑剂转移对桥-表面相互作用的调控作用。
2026-01-01 cond-mat.soft
Micelle formation, gelation and phase separation of amphiphilic multiblock copolymers
用格子蒙特卡罗模拟研究了含有大量嵌段的两亲性多嵌段共聚物在半稀溶液中的相行为。浓度，溶剂质量和链中疏水亲水单体的比例对所得结构的影响已被明确评估。几个不同的制度是显而易见的。对于差取代（主要是亲水性）的共聚物形成胶束观察，无论是孤立的或连接的亲水部分，这取决于浓度和链长。对于更高度取代的链，出现更大的管状疏水结构，其在更高浓度下连接以形成延伸的疏水核。对于这两种取代比例的凝胶化观察，但具有非常不同的凝胶网络结构。对于低取代度的链，凝胶由亲水性嵌段交联的胶束组成，而对于高取代度的共聚物，延伸的疏水性核形成凝胶化网络。凝胶化和相分离之间的相互作用清楚地显示在相图中。特别是，对于取代度差的共聚物和在一个狭窄的浓度范围内，我们观察到一个溶胶-凝胶转变，然后由一个逆凝胶-溶胶转变时，增加相互作用能。模拟结果进行了讨论的背景下，甲基纤维素，疏水取代的多糖的实验观察到的相特性。
2011-02-16 cond-mat.soft
Hydrophobic-hydrophilic interactions drive rapid nanoparticle assembly
纳米粒子独特的物理和光学性质使其可靠和快速的组装成为纳米技术的重要目标。为此，许多相互竞争的驱动力已经成为控制自组装的目标，尽管可靠性和效率问题表明纳米尺度上的界面尚未完全理解。在这封信中，我们报告的第一次，从化学纳米图案化的疏水表面和相邻的亲水性区域（Janus接口）之间的界面的水介质的流动可以有效地用于快速纳米粒子组装与单个纳米粒子的分辨率。我们发现，从这个Janus接口的水分子的去湿驱动组装的纳米粒子从静电稳定的纳米粒子胶体到疏水区域，加快通过消除任何水合屏障所施加的润湿界面之间的粘附阻力，使得纳米粒子组装在一分钟内实现。我们称这种可控纳米粒子组装的方法为Janus界面纳米粒子组装- JINA。然后，我们证明了通过pH值切换控制这种机制，并证明了其有效性的制造快速创建单纳米粒子网站和单颗粒宽线，同时密集涂层宏观尺度的功能。这种组装方法不仅在纳米制造中具有深远的影响，而且这种机制的不可预见性也挑战了许多关于纳米粒子自组装界面相互作用的普遍假设。
2017-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.app-ph
Molecular-Scale Hydrophilicity Induced by Solute: Molecular-thick Charged Pancakes of Aqueous Salt Solution on Hydrophobic Carbon-based Surfaces
我们直接观察到分子厚的盐水溶液煎饼在疏水石墨表面的环境条件下，采用原子力显微镜。该观察结果表明盐溶液在石墨表面上具有意想不到的分子级亲水性，这不同于液滴在石墨表面上的宏观润湿性质。有趣的是，煎饼自发地表现出强烈的正电荷行为。理论研究表明，这种带正电荷的煎饼的形成归因于水溶液中的Na+离子与石墨表面上的芳环之间的阳离子-π相互作用，促进了水分子与阳离子一起吸附到石墨表面上;即，Na+离子作为介质，在一侧通过阳离子-π相互作用吸附到石墨表面，同时在另一侧通过水合相互作用在分子尺度上与水分子键合。这些发现表明，关于碳基石墨表面的实际相互作用，包括石墨烯、碳纳米管和生物炭的相互作用，可能与现有理论有显著不同，它们为控制表面润湿性、相互作用和相关的物理、化学和生物过程提供了新的见解。
2014-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.chem-ph
How ions in solution can change the sign of the critical Casimir potential
我们表明，亲水性离子存在于一个封闭的，近临界的含水混合物可以导致类似的电荷表面之间的吸引力与相反的优先吸附的两个物种的混合物，即使相应的Casimir电位在不带电的系统是排斥性的。该预测与最近的实验[Nellen { \it{et al.} }，软物质{ \bf{80} }，061143（2011）]一致。我们还表明，带相反电荷的疏水表面可以相互排斥，虽然不带电的表面之间的卡西米尔电位与喜欢的优先吸附（选择性）是有吸引力的。当静电屏蔽长度大于相关长度，并且其中一个限制表面是强选择性和弱带电的，而另一个限制表面是弱选择性和强带电的时，这种行为是预期的。由于弱疏水表面附近的亲水性离子可以过度补偿疏水性的影响，从而使该表面成为亲水性表面，因此Casimir势可以改变符号。我们还预测一个更有吸引力的亲水性表面之间的相互作用和疏水性表面之间的相互作用更排斥的Casimir和Deby-Hückel电位的总和。我们的理论是从微观方法系统地推导出来的，并结合了Landau型理论和Debye-Hückel理论以及熵起源的额外贡献。
2013-08-14 cond-mat.soft
Molecular Insights into the Electrowetting Behavior of Aqueous Ionic Liquid
采用分子动力学模拟研究了纳米级亲水性和疏水性咪唑基离子液体（IL）液滴在垂直电场作用下在固体石墨基底上的润湿行为。在E = 0.08 V/V时，对于疏水性IL [EMIM][NTF 2]和SPC/E水滴，均观察到液滴构型的即将发生的转变。然而，对于亲水性的[EMIM][BF 4]，液滴在电场内不对称地润湿，对于较低重量百分比的IL，E = 0.09 V/V，而在较高重量百分比的IL，E = 0.1 V/V（即，50重量%），这是因为IL与片材的强相互作用。我们通过各种参数，如质量密度分布，接触角，取向和氢键探讨电场的影响。关键词：电润湿;接触角;亲水疏水咪唑离子液体;分子动力学模拟
2020-12-08 cond-mat.soft
Investigation of slippery behaviour of lubricating fluid coated smooth hydrophilic surfaces
近年来，许多研究小组利用疏水性基底研究了注入润滑液的粗糙表面的滑动性能。这些表面对水和其他液体表现出优异的光滑性能。在这里，我们展示了一种简单的方法来制造稳定的光滑表面的硅油涂层的亲水性样品的基础上。在室温下，由于硅基底本身具有亲水性，所制备的样品由于硅油层内的水滴下沉而表现出防滑行为。随后在更高温度下退火提供了硅表面处的硅分子的共价键合，使得表面疏水，这通过润滑剂洗涤测试证实。因此，硅油涂覆的退火样品显示出优异的拒水性、非常低的接触角滞后和非常好的滑动行为。但是这些表面显示出对液滴流动的差的油稳定性，这是由于油在水滴周围的遮盖，这可以通过使用较大体积的液滴或连续的水流来防止。
2015-08-04 cond-mat.soft
Drag force on a sphere moving towards an anisotropic super-hydrophobic plane
我们从理论上分析了一个高速排水的液体膜之间的亲水性球体和纹理超疏水平面，其中包含被困的气泡挤压。超疏水壁的特征在于参数$L$（纹理特征长度）、$b_1$和$b_2$（固体和气体区域的局部滑移长度）以及$ϕ_1$和$ϕ_2$（固体和气体区域的分数）。的平面的流体动力学特性完全表示的有效滑移长度张量的特征值取决于纹理参数和$H$（本地分离）。有效滑动的影响，预计减少的力相比，预期的两个亲水性表面和泰勒方程描述。附加长度尺度$L$、$b_1$和$b_2$的存在意味着膜引流可以比球体朝向亲水平面移动的情况丰富得多。对于大的（与$L$相比）间隙，力的减小很小，并且对于所有纹理，力类似于当球体朝向从超疏水壁向下移动的光滑亲水平面移动时的预期。这个位移的值等于滑移长度张量本征值的平均值。通过分析条纹超疏水表面，然后我们计算修正的泰勒方程的任意间隙。我们表明，在较薄的间隙的力减少变得更加明显，它强烈地依赖于气体面积和局部滑移长度的分数。对于小的分离，我们推导出一个精确的方程，它涉及到一个有效的滑移纹理参数的校正。我们的分析提供了一个框架，解释最近的力测量在超疏水表面的存在。
2011-06-01 cond-mat.soft physics.flu-dyn
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
Self-Propulsion of Droplets by Spatially-Varying Roughness
在部分润湿条件下，使基材均匀粗糙可增强相应光滑基材的润湿特性。亲水体系变得更加亲水，疏水体系变得更加疏水。在这里，我们表明，空间纹理的粗糙度可能会导致自发推进液滴。单个液滴被驱动朝向本征亲水系统的最大粗糙度区域和朝向本征疏水系统的最小粗糙度区域。空间纹理化可以通过在衬底上用波长在一个方向上变化的正弦凹槽来蚀刻（非均匀蚀刻）或在衬底上光刻地蚀刻分形（科赫曲线）凹槽的径向图案来实现。可以通过将粗糙纹理化与衬底的化学或材料图案化相结合来设计用于液滴轨迹的更丰富的能量景观。
2011-06-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Conformations of amphiphilic diblock star copolymers
利用高斯变分理论和连续空间的蒙特卡罗模拟研究了单嵌段星形共聚物在贫溶剂中的构象。分析了具有内部和外部疏水块的恒星的情况。而在前一种情况下的塌陷状态有一个明显的胶束形状，后一种情况下，表现出两个非平凡的构象结构。除了具有亲水菊花环的球状疏水核的平衡态之外，还发现在其末端具有疏水亚球的伸展亲水嵌段的亚稳态。这样的状态似乎是相当长的寿命期间的动力学崩溃的一个膨胀的恒星。这两种技术计算的单体密度和其他观测量的图被发现是在良好的协议彼此。
2000-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Spontaneous Recovery of Superhydrophobicity on Nanotextured Surfaces
粗糙或纹理化的疏水表面被称为超疏水性，因为它们具有许多理想的特性，如拒水性和界面滑动性。超疏水性源于对水润湿表面纹理的厌恶，使得处于超疏水“Cassie状态”的水滴仅接触粗糙疏水表面的尖端。然而，超疏水性是非常脆弱的，并且可以由于表面纹理的润湿而分解，以在各种条件下产生“Wenzel状态”，例如升高的压力或液滴冲击。此外，由于阻碍反向（去湿）转变的大能量势垒，这种超疏水性的破坏被广泛认为是不可逆的。使用分子模拟结合增强的采样技术，在这里，我们表明，在具有纳米级纹理的表面上，水密度的波动可以导致减少自由的能量障碍，通过规避经典的去湿途径。特别是，波动介导的去湿路径涉及不同的去湿形态之间的许多过渡，每个过渡降低抗去湿。重要的是，了解去湿的机械途径及其对压力的依赖性，使我们能够增加表面纹理设计，从而完全消除去湿的障碍，并且Wenzel状态在环境条件下变得不稳定。这种坚固的表面，违背了经典的预期，可以自发地恢复其超疏水性，可能具有广泛的重要性，从水下操作到相变传热应用。
2015-11-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Dewetting on porous media with aspiration
我们考虑一个多孔固体覆盖着水膜（或一滴）的情况下，液体被泵入，无论是自发的（如果多孔介质是亲水性的）或机械（通过外部泵）。去湿的动力学，然后强烈修改。我们分析了几个主要的例子：a）水平的薄膜，在一定的临界厚度，b）“修改的朗道-列维奇问题”，其中多孔板从浴和携带膜：对板的吸气限制了高度H达到的膜，c）某些情况下，接触角的滞后是重要的。
2000-02-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Dynamics of 2D Monolayer Confined Water in Hydrophobic and Charged Environments
利用分子动力学模拟，我们研究了水的类水TIP 5 P模型在亲水和疏水限制下的动力学行为。我们发现，在极端的nanocofinement的情况下，只有一个分子层之间的限制表面的水，水的动力学仍然是Arrhenius与一个非常高的活化能高达高温。在极性（亲水性）约束的情况下，水的中间时间尺度动力学被急剧修改，大概是由于偶极子与由于表面电荷引起的有效电场的瞬态耦合。具体地说，我们发现，在极性表面的存在下，单层水的动力学显示异常区域-即横向均方位移显示了一个独特的超扩散中间时间尺度行为，除了弹道和扩散制度。我们通过提出一个简单的模型来解释这些发现。此外，我们发现，禁闭和表面极性改变振动态密度，特别是我们看到的增强的低频集体模式相比，散装水禁闭。最后，我们发现，晶体-取向耦合的长度尺度随着表面极性的增强而增大。
2010-05-13 cond-mat.soft
Large integration time-step in molecular dynamics simulation artificially enhances the strength of hydrophobic interaction
UT-Battelle, LLC（UT-Battell有限责任公司）
该研究通过分子动力学模拟发现，大积分时间步长会人为增强疏水相互作用，其机制在于疏水贡献的变化，而亲水贡献不受影响。
2026-09-25 cond-mat.soft physics.chem-ph
Adhesive forces inhibit underwater contact formation for a soft-hard collision
热力学告诉我们，与两个亲水表面相比，两个疏水表面之间的水下接触将导致更强的粘附力。然而，水的存在不仅改变了能量学，而且改变了达到最终状态的动态过程，该过程耦合固体变形和液体排空。这些动力学可能会对实现强大的水下附着力/摩擦力带来挑战，这会影响到包括软机器人、生物运动和轮胎牵引力在内的各个领域。更密切的调查，需要足够精确的解决方案的薄膜抽空，同时控制表面润湿性一直缺乏。我们进行高分辨率的原位阻挫全内反射成像，以跟踪不同刚度的软弹性半球和不同润湿性的光滑硬表面之间的水下接触演化。令人惊讶的是，我们发现从疏水-疏水（粘合剂）接触的水排空的指数速率比从疏水-亲水（非粘合剂）接触的水排空的指数速率低3个数量级。随着玻璃润湿性的降低，下降速率的趋势在热力学粘附力过零的点附近急剧变化，表明抽空模式发生了转变，这是由3维时空高度图所照亮的。粘合剂接触的特征在于密封水坑的早期定位，而非粘合剂接触保持平滑，从一个中心水坑以膜状排空。测量与人类的拇指和替代疏水/亲水玻璃表面表现出实际的后果相同的动态：粘合剂的相互作用导致不稳定的山谷，并导致一个国家的更多的水和不亲密的固体-固体接触。
2021-02-22 cond-mat.soft physics.app-ph
System size dependence of hydration shell occupancy
排空溶质周围的第一水合壳层和由第一水合壳层限定的空腔的自由能取决于系统尺寸。用准化学理论解释的这一观察结果表明，亲水性和疏水性对水合作用的贡献都取决于系统尺寸，并随着系统尺寸的增加而减小。虽然净水合自由能受益于亲水性和疏水性贡献的平衡，但仍需要一个大系统来描述溶剂对大分子的影响。
2019-07-03 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Lattice study of a Janus interface
疏水板和亲水板（Janus界面）之间的水的格子气模拟显示，与疏水板接触的液胞数量波动很大，功率谱与Zhang、Zhu和Granick发现的实验结果相似[X. Y. Zhang， Y. X. zhu和S. Granick，Science 295，663（2002）]中描述的方法来测量Janus系统中的粘性响应。对液-气界面的空间傅立叶模式的研究表明，长度尺度在大约1.5和20 nm之间的界面波动导致了模拟中观察到的效应。
2003-09-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Molecular Dynamics Investigation of Static and Dynamic Interfacial Properties in Ice-Polymer Premelting Layers
本研究采用分子动力学模拟与机器学习辅助分析，揭示了亲水与疏水聚合物表面对冰-聚合物预熔层厚度、水结构及扩散率的差异化影响，为防冰与低摩擦材料设计提供指导。
2025-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Self-assembly of amphiphilic Janus particles at planar walls: A density functional study
利用密度泛函理论研究了两亲分子在平面壁面上的结构形成。分子被建模为（硬）球组成的亲水性和疏水性的部分。由此产生的Janus粒子的方向被描述为表示内部自由度的向量。我们的密度泛函方法涉及基本测量理论结合平均场近似的各向异性相互作用。考虑中性、亲水性和疏水性壁，我们研究了粒子的吸附，着重于表面场和相互作用离子诱导的有序现象之间的竞争。最后，我们考虑系统限制在两个平面的墙壁。结果表明，各向异性Janus相互作用在低温下产生明显的挫折效应。
2010-12-06 cond-mat.soft
Competition of hydrophobic and Coulombic interactions between nano-sized solutes
通过恒温恒压分子动力学模拟研究了带电纳米球形溶质在水中的溶剂化过程以及两种溶质之间的有效溶剂诱导力。中性溶质的结果与早期的研究结果一致，并与简单的宏观考虑的预测：大量的疏水吸引力可以追溯到溶质之间的溶剂的强烈消耗（“干燥”）。当溶质均匀带电时，这种疏水吸引力强烈降低，并且总力在足够高的电荷下变得排斥;阴离子和阳离子溶质对之间存在显着的不对称性，后者经历较小的疏水吸引力。当溶质携带离散的（而不是均匀的）电荷模式时，情况变得更加复杂。由于所得的亲水性和疏水性"补丁“对溶剂分子的拮抗作用，溶质周围的水再次显著耗尽，有效的相互作用恢复为主要是吸引力，尽管溶质之间存在直接的静电排斥。一个高度粗粒度的构型概率密度的检查表明，这两种溶质的相对取向是非常不同的显式溶剂，相比原油隐式溶剂表示的预测。本研究强烈表明，一个现实的球状蛋白质表面上的电荷分布的建模，以及水的分子处理是任何可靠的蛋白质聚集研究的必要先决条件。
2004-05-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
How Nanobubbles Nucleate at a Hydrophobic/Water Interface
疏水/水界面的实验研究往往返回有争议的结果，可能是由于未知的作用，在接口处的气体积聚。在这里，在先进的原子力显微镜的初始演化的含气体结构在高度有序的热解石墨/水界面，流体相首先出现为圆形润湿层约0.3 nm厚，后来转化为帽形纳米结构（界面纳米气泡）。二维有序域的成核和增长，随着时间的推移外或在周边的流体区域，最终限制增长的流体区域的垂直方向。我们确定，界面纳米气泡和流体层具有非常相似的机械性能，这表明与水的低界面张力和类液体性质，解释了它们的高稳定性及其在边界滑移和气泡成核中的作用。这些有序区域可能是界面亲水性气体水合物和/或长期寻求的化学表面不均匀性，导致接触线钉扎和接触角滞后。亲水有序结构域的逐渐成核和生长使得原始均匀的疏水/水界面随着时间的推移变得更加不均匀，这将对影响各种现象的界面性质产生重大影响，包括在水中的相互作用、化学反应以及生物分子的自组装和功能。
2015-12-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
The molecular structure of the interface between water and a hydrophobic substrate is liquid-vapor like
通过对水和可调疏水性基底的分子模拟，我们应用了瞬时界面构建[A. P. Willard和D. Chandler，J. Phys. Chem. B，114，1954（2010）]以检查水-蒸气界面和水-疏水表面界面之间的相似性。本征界面是指以与瞬时界面的距离表示的分子结构。我们发现，有吸引力的疏水表面和水之间的相互作用影响的瞬时液体界面的毛细波波动，但这些有吸引力的相互作用基本上没有影响的内在界面。此外，本征界面的液态水和疏水基板的水和它的蒸汽的区别不大。同样是不正确的，我们显示，为水和亲水基板之间的界面。在这种情况下，强烈的定向基质-水相互作用破坏了液体-蒸汽样界面氢键网络。
2014-07-16 cond-mat.soft
Bayesian sparse modeling for interpretable prediction of hydroxide ion conductivity in anion-conductive polymer membranes
本研究利用贝叶斯稀疏建模，基于共聚物组成计算亲水/疏水单元关键元素，识别出预测阴离子导电聚合物膜氢氧根离子电导率的关键特征。
2025-05-25 cond-mat.soft stat.AP stat.ML
Sitting at the edge: How biomolecules use hydrophobicity to tune their interactions and function
疏水性表面附近的水类似于在液体-蒸气界面处的水，其中水密度的波动与本体水相比显著增强。在这里，我们使用分子模拟与专门的采样技术，以显示水密度波动同样增强，即使在复杂的生物分子的疏水表面附近，位于去湿过渡的边缘。因此，这些表面附近的水对表面构象、拓扑结构和化学性质的细微变化很敏感，其中任何一种都可以使平衡朝向或远离湿态，从而显著改变生物分子的相互作用和功能。我们的工作还解决了长期存在的难题，即为什么一些生物表面去湿，而其他看似相似的表面却没有。
2011-09-20 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Equilibrium and kinetics at the coil-to-globule transition of star and comb heteropolymers in infinitely dilute solutions
用连续空间蒙特卡罗模拟方法研究了星形和梳形杂聚物从线团折叠到球团的动力学过程中形成的构象结构，以及从好溶液到差溶液过程中相应的平衡态。梳与疏水性的骨干和亲水性侧基（反之亦然），以及灵活的和半刚性的臂星的具体例子进行了研究。有趣的是，星形构象自然出现的梳形聚合物具有强疏水性的骨干。我们强调的疏水性和亲水性单体的空间分布中的球状状态的上述两种类型的梳的关键差异。在恒星的情况下，非平衡态的动力学过程中的线圈到球过渡对应于形成的本地珍珠内灵活的武器，而半刚性武器更喜欢与彼此保持基本上延长。这些研究是我们以前基于Gaussian自洽方法和格子Monte Carlo技术对线性和环状杂聚物的平衡和动力学性质研究的自然延伸。然而，在研究具有更多非平凡拓扑结构的聚合物时，连续空间模拟具有一些本质上的优势。
2001-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Structure Formation due to Antagonistic Salts
拮抗盐由亲水性和疏水性离子组成。在混合溶剂（水-油）中，这种离子对优先被水或油吸引，从而引起电荷密度和组合物之间的耦合。首先，它们在水-油界面处形成大的双电层，降低表面张力并产生中间相。在这里，阳离子和阴离子通过库仑吸引力松散地结合在德拜屏蔽长度的尺度上。第二，在固体表面上，亲水（疏水）离子被困在富水（富油）吸附层，而其他物种的离子则从该层中排出。这就产生了一种在固体附近局部电荷分离的溶剂化机制。特别是，在溶剂临界附近，固体表面周围的扰动可以在空间中振荡。在中间相，我们计算周期性结构，这类似于那些在实验中。
2016-04-03 cond-mat.soft
Nanodroplets Impacting on Graphene
石墨烯的独特和显着的特性可以作为广泛应用的基础。然而，尽管经过多年的研究，仍有一些重要的石墨烯特性尚未完全了解，例如其润湿性。关于石墨烯究竟是疏水性还是亲水性的报道结果存在争议。为了解决这个问题，我们进行了经典的分子动力学模拟的水纳米液滴对石墨烯表面射击。我们的研究结果表明，纳米液滴和石墨烯表面之间的接触角值取决于初始液滴速度值，这些角度可以从86度（疏水）到35度（亲水）。我们的初步结果表明，石墨烯的润湿性可以依赖于扩散液体动力学，这可以解释一些文献中报道的明显的不一致。
2016-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Hydrodynamic interaction with super-hydrophobic surfaces
具有大的有效滑移长度的图案化表面，例如包含捕获的气泡的超疏水表面，具有减小流体动力学阻力的潜力。基于润滑理论，我们分析了一种方法的亲水磁盘这样的表面。阻力的预测分析和制定的修正函数的雷诺方程，这是示出的谐波平均值的修正表示通过有效的滑移长度在两个主要的（最快和最慢）正交方向。阻力的减少对于薄间隙（与纹理周期相比）尤其明显。它不是真正敏感的图案的几何形状，但强烈地依赖于气相的分数和在气体区域的局部滑移长度。
2010-05-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
