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
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
Generation of mechanical force by grafted polyelectrolytes in an electric field. Application to polyelectrolyte-based nano-devices
本文从理论上和分子动力学（MD）模拟两方面分析了接枝到平面上的聚乙烯（PE）链产生机械力的过程。将PE暴露于外部电场，这有利于其在平面上的吸附。链的自由端连接到可变形目标体。改变磁场可以改变链的非吸附部分的长度。这需要目标体的变形的变化，并且因此需要体积力的产生的变化。我们的理论预测所产生的力是在一个非常好的协议与MD数据。使用开发的理论所产生的力，我们研究可能的PE为基础的纳米虎钳的有效性，包括两个握紧平面连接的PE和暴露于外部电场。我们采用Cundall-Struck固体摩擦模型来描述颗粒与咬合面之间的摩擦。我们计算的自扩散系数的一个紧握的颗粒，并表明，它急剧下降，即使在弱的外加电场。这证明了基于PE的纳米钳的功效，其可能是现有纳米管纳米钳和光钳的可能替代品。
2016-09-28 cond-mat.soft
Wigner crystal model of counterion induced bundle formation of rod-like polyelectrolytes
提出了一个简单的多价离子作用下棒状聚电解质凝聚的静电理论。它是基于这样的想法，即离子的曼宁凝聚导致在一束棒的背景上形成维格纳晶体。它示出，取决于一个单一的无量纲参数，这可以是密集堆积的三维维格纳晶体或杆表面上的二维晶体。对于DNA，电荷在螺旋上的位置导致一维维格纳晶体的模型。也有人认为，维格纳晶体的想法可以应用到其他聚电解质的自组装，例如，胶体和DNA-脂质复合物。
1998-10-08 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
Aggregation of rod-like polyelectrolyte chains in the presence of monovalent counterions
利用分子动力学模拟，证明了一价反离子可以诱导带相似电荷的棒状链聚集。聚集的线性电荷密度的临界值被示出为接近一个单一的灵活的双链的扩展崩溃的过渡的临界值，并随着抗衡离子的化合价的增加而减小。测量了两个棒状双链间的有效相互作用势，并与凝聚态反离子的角分布有关。
2012-12-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Polyelectrolyte Persistence Length: Attractive Effect of Counterion Correlations and Fluctuations
从理论上研究了单强荷刚性双链的持续长度。采用路径积分公式计算了单体间的有效静电相互作用。我们发现显着偏离经典的Odijk，Skolnick和Fixman（OSF）的结果。单体之间的诱导吸引力是由于热波动和结合的反离子之间的相关性。静电持久长度被发现是小于OSF值，并表示可能的机械不稳定性（崩溃）的高电荷的聚电解质与多价抗衡离子。此外，我们还计算了微弯电子束上凝聚态反离子的数量。发现更多的抗衡离子被吸附相比，曼宁冷凝的圆柱。
2002-10-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Salt-Induced Counterion-Mobility Anomaly in Polyelectrolyte Electrophoresis
本文利用流体动力学模拟方法研究了盐溶液中单分子链的电动力学行为。盐依赖性链的流动性比较以及与实验DNA数据。凝聚的反离子的流动性表现出盐依赖的符号变化，也反映在反离子过剩电导率的异常。使用格林函数技术，这种异常解释链和抗衡离子之间的流体动力学相互作用的静电屏蔽。
2009-05-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Generation of mechanical force by grafted polyelectrolytes in an electric field
我们从理论上和分子动力学（MD）模拟的装置研究的机械力的产生接枝聚电解质在一个外部电场，这有利于其吸附在接枝平面。力产生于与链的自由端相连的可变形物体中。通过改变磁场，可以控制链的未吸附部分的长度，从而控制靶体的变形，即，也是崛起的力量。我们认为目标体的线性力-变形关系和赫兹的。第一个关系式模拟了卷曲的高斯链，而第二个关系式描述了挤压胶体颗粒的力响应。产生的力和压缩的目标体上施加的磁场的理论依赖性符合MD模拟的结果非常好。所分析的现象可能在未来的纳米机械中发挥重要作用，例如，它可以用于设计纳米夹具来固定纳米尺寸的物体。
2016-03-17 cond-mat.soft
Chain Collapse and Counterion Condensation in Dilute Polyelectrolyte Solutions
本文提出了一种新的聚电解质在无盐稀溶液中的定量理论。取决于静电相互作用强度，溶液中的聚电解质可以经历强拉伸（具有长尺寸R_g \sim 1_B^{1/3}N，其中1_B是Bjerrum长度，N是链段的数目）或强压缩（具有R_g \sim 1_B^{-1/2}N^{1/3}）。由于伴随的逆凝聚，强烈的聚合物坍塌作为一级相变发生。
1998-02-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
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
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
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
Effects of counterion fluctuations in a polyelectrolyte brush
通过系统地展开Poisson-Boltzmann平均场论中的反作用自由能，研究了在没有外加盐的情况下单刷体系中的反作用涨落效应.我们发现，对于强带电刷，有一个崩溃制度中，刷的高度随电荷的增加而减少的双链。到这种坍缩状态的转变类似于液-气转变，其具有终止于临界点的一阶线。我们发现，对于单价抗衡离子的过渡是不连续的θ溶剂，而多价抗衡离子的过渡一般是连续的。对于塌陷刷，刷高度不是独立的接枝密度，因为它是渗透刷，但规模与它的线性。
2003-07-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The counterion condensation of differently flexible polyelectrolyte aqueous solutions in the dilute and semidilute regime
不同的灵活的聚离子在水溶液中的电导率（直流电导率）的低频极限已被测量在一个扩展的聚离子浓度范围内，涵盖了稀释和半稀释（纠缠和未纠缠）政权，到集中的政权。数据进行了分析，考虑到不同的灵活性的聚合物链根据标度理论的聚离子溶液中，在柔性聚离子的情况下，根据曼宁模型，在刚性聚离子的情况下。在这两种情况下，自由抗衡离子的分数f，释放到水相的可电离的聚离子基团，已被评估和它的依赖性的聚离子浓度确定。我们的研究结果表明，反离子缩合遵循至少三个不同的制度，依赖于聚离子浓度。自由抗衡离子的分数f保持不变，只有在semidilute制度（一个区域，我们命名为曼宁制度），而有一个显着的依赖于聚离子的浓度在稀释和浓缩的制度。这些结果简要地讨论了在光的离子水溶液。
2008-06-13 cond-mat.soft
Counterion Penetration and Effective Electrostatic Interactions in Solutions of Polyelectrolyte Stars and Microgels
通过二阶微扰（线性响应）理论计算了球形大离子在水溶液中的电荷分布和有效静电相互作用。通过建模的大离子作为连续的电荷分布，是可渗透的抗衡离子，解析表达式获得的抗衡配置文件和有效的对相互作用的解决方案中的星形分支和微凝胶大离子。反离子被发现更容易穿透恒星比微凝胶，具有重要意义的筛选裸宏离子相互作用。有效的对相互作用的Yukawa的形式分离的大离子，但软排斥和重叠的大离子有界。一个单体体积能量，这取决于平均大离子浓度，自然出现在理论中，并有助于总自由能。
2003-02-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effect of Counterion Size on Polyelectrolyte Conformations and Thermodynamics
本研究提出理论模型，揭示抗衡离子尺寸通过调节能量与熵竞争，影响聚电解质有效电荷、构象及相变，并推广了点状离子理论。
2023-10-17 cond-mat.soft
Conformational Instability of Rodlike Polyelectrolytes due to Counterion Fluctuations
本文研究了高电荷刚性聚电解质在反离子存在下的有效弹性。刚性聚合物构象可能会变得不稳定，由于一个有效的吸引力引起的计数器密度波动。在最长或中间长度尺度的不稳定性可能分别表示坍缩为球状或项链状态。在添加盐的存在下，得到了一个广义的静电持续长度，它对德拜屏蔽长度有非平凡的依赖性。研究还发现，构象不稳定性的发生是一个重入现象的功能，在未屏蔽的情况下，和德拜长度或盐浓度的屏蔽的情况下，作为一个函数的长度。这可能是相关的理解实验观察到的再入凝聚的DNA。
2002-06-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Counterion desorption and globule-coil transition of a polyelectrolyte under tension
我们探讨了一个单一的双链在良好和不良溶剂的张力下的机械响应，使用模拟和理论相结合。在贫溶剂中，链的平衡态是一个塌陷的小球，我们发现，链经历了一个球线圈的转变，作为力的大小增加超过一个临界值。这种转变，其中的聚合物的大小从一个小到一个大的值不连续地变化，伴随着从链中释放的结合抗衡离子。我们解释了这些结果坚持一个统计力学理论的反离子凝聚的柔性聚电解质。
2009-05-27 cond-mat.mtrl-sci 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
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
Weak polyelectrolytes in the presence of counterion condensation with ions of variable size and polarizability
弱聚电解质上的光散射和粘度测量显示了反离子凝聚的两个重要方面，即，反离子尺寸随静电强度的增加而非单调变化，以及在高静电强度下确定塌陷过渡性质的单价反离子选择性。在这里，我们提出了一个自洽的变分理论弱聚电解质，其中包括单价抗衡离子的极化率的影响。我们的理论再现了几个实验结果，包括非单调的构象大小的变化，在静电强度和位移从连续到一个不连续的崩溃过渡与凝聚离子的偶极强度的增加。在低的偶极强度和高的静电强度，我们的理论预测了一系列的溶剂质量驱动的尺寸转换跨越凹进穷人，θ和良好的溶剂制度。在高偶极强度下，尺寸保持为独立于溶剂质量的紧凑小球的尺寸。由于反离子凝聚形成的离子对的偶极强度，这取决于一价反离子的大小和极化率，被发现是一个重要的分子参数，在确定崩溃过渡的性质，和在高静电强度的崩溃状态的大小。
2014-08-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
From Octopus to Dendrite - Semiflexible Polyelectrolyte Brush Condensates in Trivalent Counterion Solution
反离子介导的相互作用和高分子链固有的刚性之间的相互作用可以带来相当复杂的形态和动力学的刷状缩合物。三价反离子诱导崩溃的灵活的刷，在一定范围内的接枝密度，成章鱼状的表面胶束;然而，如果个别链是刚性足够的，离子介导的本地的刷有序组装成分形状的树枝状凝聚物的松弛动力学是显着慢于表面胶束的刷链。值得注意的是，在树枝状凝聚物中凝聚的三价离子是高度流动的，显示出平行沿树枝状分支的准一维扩散。我们的研究结果对理解细胞组织如染色体和膜上的带电多糖对离子环境变化的反应具有重要意义。
2018-03-01 cond-mat.soft physics.bio-ph
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
Non-monotonic electrophoretic mobility of rod-like polyelectrolytes by multivalent coions in added salt
本研究通过粗粒化分子动力学模拟发现多价同离子可调控类DNA棒状聚电解质的电泳迁移率，揭示其非单调变化规律及低盐增强、高盐逆转等效应，为聚电解质相互作用与自组装调控提供新途径。
2023-06-13 cond-mat.soft
Phase transitions of a single polyelectrolyte in a poor solvent with explicit counterions
用恒温分子动力学模拟研究了单柔性链在贫溶剂中的构象性质。反离子的影响被明确考虑在内。通过跟踪非球面度、回转半径、凝聚态反离子分数、非键邻体数和库仑相互作用能等参数，研究了各相的结构性质以及各相之间的转变。从我们的模拟中，我们发现了强有力的证据，一阶相变从扩展到崩溃阶段与早期的理论预测一致。我们还确定了一个连续的相变与凝聚的抗衡离子，并估计与过渡的临界指数。最后，我们认为，以前的建议存在一个独立的中间阶段之间的扩展和崩溃阶段只是一个有限的尺寸效应。
2011-08-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Collapse of Stiff Polyelectrolytes due to Counterion Fluctuations
本文研究了高电荷刚性聚电解质在反离子存在下的有效弹性。刚性聚合物构象可能会变得不稳定，由于一个有效的吸引力引起的计数器密度波动。在最长或中间长度尺度的不稳定性可能分别表示坍缩为球状或项链状态。在添加盐的存在下，得到了一个广义的静电持续长度，它对德拜屏蔽长度有非平凡的依赖性。
1999-05-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
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
The explicit characterization of counterion dynamics around a flexible polyelectrolyte
本文提出了一个全面的研究反动力学的帮助下，粗粒度的计算机模拟一个通用的线性链（PE）。离子链耦合的形式进行了讨论的结合时间，均方位移（MSD）相对于链，局部离子输运系数，和时空相关性的有效电荷。我们证明了一个反粒子具有亚扩散行为$\langle δR^2 \rangle \sim t^δ$，$δ\approx0.9$ w.r.t.链的质心（COM）。从链段垂直向外的离子的MSD与相对于链的COM的MSD相比表现出较小的亚扩散指数。此外，我们确认，抗衡离子的有效扩散系数是强烈耦合的链。离子的有效扩散系数在链的近距离处最低，一直延伸到回转半径Rg的长度尺度。超过Rg在较大的距离，他们获得自由离子的扩散率与一个平滑的交叉从吸附政权的自由离子政权。我们已经表明，有效的扩散系数急剧下降的高价离子，而交叉长度尺度保持不变。相反，随着盐浓度的增加，耦合长度尺度减小，而扩散率保持不变。吸附离子的有效扩散率随静电相互作用强度呈指数下降。我们进一步证实了这一点，从结合时间的离子链上，这也增长指数的耦合强度的离子-聚合物二人组。此外，离子的结合时间表现出一个弱的依赖性与盐的浓度为一价盐，而更高价的盐的结合时间显着降低浓度。
2021-12-16 cond-mat.soft
Strong coupling electrostatic theory of polymer counterions close to planar charges
强耦合现象，如带相同电荷的大离子吸引、带相反电荷的大离子排斥、电荷重整化或电荷反转，已知是由多价抗衡离子介导的。大多数理论将抗衡离子视为点电荷，并通过测量库仑相互作用强度的单个耦合参数来描述系统。在许多生物系统中，抗衡离子是高度带电的，并且具有有限的尺寸，并且可以通过聚电解质很好地描述。这些聚合物抗衡离子的形状和取向在这些系统的热力学中起着重要作用。在这项工作中，我们应用场理论描述的强耦合制度的聚电解质。我们计算了棒状聚合物反离子分别被一个和两个带电壁限制的特殊情况。讨论了棒状抗衡离子的几何形状和壁面排斥体积对棒状抗衡离子的密度、压强和自由能的影响。
2015-11-11 cond-mat.soft
On the effective charge of hydrophobic polyelectrolytes
在本文中，我们分析了疏水聚电解质的行为。有人提出，该系统采用珍珠项链结构，让人想起瑞利不稳定性的带电液滴。使用泊松-玻尔兹曼方法，我们计算周围的一个给定的珍珠假设后者是可穿透的抗衡离子的抗衡分布。这使我们能够计算出珍珠的有效电荷作为化学电荷的函数。我们的预测与Essafi等人最近对有效电荷的实验测量非常一致。Lett. 71，938（2005））。我们的研究结果可以理解在这些实验中观察到的曼宁定律的大偏差。
2008-04-24 cond-mat.soft
Monte-Carlo simulations of star-branched polyelectrolyte micelles
采用最简单的自由连接链模型，通过蒙特卡罗模拟计算了星形支化胶束中单体和反离子的浓度分布。我们已经调查了发病的不同制度对应的球形和曼宁凝聚的抗衡离子作为库仑耦合的强度的函数。Monte-Carlo结果与自洽场分析模型的预测相当一致。我们模拟了室温无盐溶液中N=251单体的f=54亲水支链的聚苯乙烯磺酸钠（NaPSS）-聚乙烯丙烯（PEP）二嵌段共聚物胶束的真实体系，并将计算的形状因子与我们的中子散射数据进行了比较。
2002-10-25 cond-mat.soft
Field-regulated force by grafted polyelectrolytes
从理论和分子动力学（MD）模拟两方面研究了外电场调控下机械力的产生。该力产生于与接枝双链的自由端连接的可变形体中，该接枝双链暴露于有利于其吸附的电场。我们考虑了几个目标体与不同的力-变形关系，包括（i）线性和（ii）立方依赖以及（iii）Hertzian力。这种力-变形关系分别模拟了（i）卷曲和（ii）拉伸聚合物链的行为，或（iii）挤压胶体颗粒的行为。尽管电场仅在相对窄的范围内变化，但所产生的力的大小在很宽的间隔内变化。我们的理论预测同意定量以及数值模拟的结果。这两种情况下的零和有限的电流进行了研究，我们没有得到实质性的差异所产生的力。研究的现象可能被用来设计，例如，类似虎钳的设备来固定纳米尺寸的物体。
2014-11-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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}$。为了解释新的制度，我们修改了反涨落理论。
2016-06-07 cond-mat.soft
Heterogeneous morphology and dynamics of polyelectrolyte brush condensates in trivalent counterion solution
最近的实验表明，三价离子亚精胺$^{3+}$可以引起DNA刷的侧向微相分离。利用分子模拟和简单的理论论证，我们探讨了三价反离子对刷的影响。在适当的接枝密度、聚合物尺寸和离子浓度范围内，刷状聚合物不均匀地塌陷成章鱼状表面胶束。值得注意的是，刷状形态的异质性最大化，链和凝聚离子的弛豫动力学是最慢的三价离子的化学计量浓度为1：3，以消除电荷。进一步增加有利于电荷反转的三价离子浓度可使刷状冷凝物适度再溶胀并均匀化。我们的研究提供了一个新的见解的起源，在细胞核中的DNA组织的多样性，以及离子依赖性的生物膜的刷状层的形态变化。
2017-02-03 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Bending rigidity of stiff polyelectrolyte chains: Single chain and a bundle of multichains
我们研究了高电荷刚性聚电解质的弯曲刚度，为一个单一的链和许多链形成一个束。一个理论的发展，占竞争性结合的抗衡离子和电荷之间的相互作用，软化聚乙烯（PE）链。即使是一个小浓度的多价抗衡离子的存在下，导致显着减少的弯曲刚度的链，名义上是由它们的骨干电荷之间的排斥硬化。作为$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
Attractive Interactions Between Rod-like Polyelectrolytes: Polarization, Crystallization, and Packing
我们研究了溶液中多价反离子存在下棒状带电聚合物之间的吸引相互作用。凝聚到棒的抗衡离子表现出强烈的横向极化和纵向结晶排列。在短距离杆之间，凝聚的抗衡离子的分数增加，其中大部分占据杆之间的区域，在那里它们通过将自己排列成堆积结构来最小化它们的排斥相互作用。吸引力的相互作用是最强的多价抗衡离子。我们的模型考虑了凝聚态反离子的硬核体积和它们在棒周围的角分布。硬核约束强烈抑制纵向电荷波动。
1999-03-19 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
Rotating electroosmotic flow of power-law fluid through polyelectrolyte grafted microchannel
由于日益增长的重要性，了解流动的生物流体在实验室上的CD为基础的系统，我们调查的流动行为的幂律流体在旋转电渗流通过接枝（软）窄通道。我们使用一个内部的数值代码来解决的速度和流量在一个旋转的通道受到外部电场的控制输运方程。我们显示了强烈的影响，湍流层的流动行为，并发现流量增加，因为我们增加的湍流层的大小。我们还表明，流变学强烈影响的相互作用的科里奥利力，由于旋转和电体力，由于所施加的电场。我们表明，剪切稀化流体的速度一般较高的剪切增稠流体相比。我们还表明，聚合物刷的存在下，在dielectric层创建一个阻力的流体，降低速度。我们还表明，旋转的效果，剪切增稠流体的流速比剪切稀化流体的流速有很大的改变。我们认为，研究流体流变学的影响变得非常重要的设计基于软通道的CD上的实验室系统驱动的电渗力和处理流变复杂的生物流体，如血液，唾液或粘液。
2019-12-19 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.flu-dyn
Phase diagram of dilute polyelectrolytes: Collapse and redissolution by association of counterions and coions
强带电聚合物电解质的稀溶液在向溶液中加入多价盐时经历从伸展构象到塌陷或成束构象的相变。在进一步添加盐时，它们经历第二次转变，重新溶解回到扩展构象。本文从理论上研究了这些溶液的相图结构和性质。简单的现象学观察的基础上，一个示意性的相图构造，允许一个简单而明确的确定的方向内的共存区域的连接线。的共存边界的实际形状是确定通过一个模型的平均自由能功能，明确包括反离子和共离子的关联到电解质的可能性。据发现，它是可能的电解质重新溶解成构象，其中的裸电荷的电解质是过度补偿的抗衡离子，但由于相关的coions，可以有任何迹象的总有效电荷。当共离子缔合可能时，再溶解大致与溶液本体中的共离子和反离子的再缔合一致。
2002-04-27 cond-mat.mtrl-sci 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
Size Effect of Monovalent Ions on Polyelectrolyte Brushes
South China Advanced Institute for Soft Matter Science and Technology, School of Emergent Soft Matter, South China University of Technology（华南软物质科学与技术高等研究院， emergent soft matter 学院，华南理工大学）
用粗粒化分子动力学模拟，研究反离子和共离子尺寸对聚电解质刷结构演变及标度行为的影响，揭示离子尺寸与盐浓度共同作用下聚电解质刷结构响应及非经典标度行为产生机制。
2026-07-07 cond-mat.soft
Measuring the characteristics of electroosmotic flow in a polyelectrolyte grafted nanopore by molecular theory approach
在本文中，我们提出了一个分子理论分析的离子和电位分布，电离度的聚乙烯（PE）刷，速度分布，体积流量，离子选择性，离子传导和平流的电渗流在聚酸（PA）/聚碱（PB）接枝纳米孔。生成的构象由旋转异构态模型用于执行的自由能功能的系统，包括从介电常数，电解质的pH值，接枝密度弱PE刷，离子分区和离子大小的变化所产生的玻恩能量的影响的最小化。然后，在考虑流体/壁面滑移的情况下，求解Navier-Stokes-Brinkman方程，得到速度场。此外，数值解的准确性进行检查，通过比较目前的离子电导率与现有的实验数据的纳米孔接枝与4PVP刷用作合成质子门控离子通道的结果。本方法的应用使我们能够描述的电渗流在PE接枝的纳米孔的电流体动力学特性的不同因素，包括电解质的pH值，本体盐浓度和PE刷的接枝密度。我们表明，感兴趣的量的依赖性基本上依赖于聚合物链的类型。例如，增加电解质的pH导致PA/PB刷中带电位点的程度增加/减少，并且PA/PB接枝纳米孔的离子选择性的大小随电解质的pH的变化存在最小/最大点。然而，对于两种类型的PA和PB接枝的纳米孔，离子传导和平流大致是本体盐浓度和PE层的低范围接枝密度的上升函数。
2020-06-30 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Potential of mean force and transient states in polyelectrolyte complexation
通过粗粒、隐式溶剂、显式盐的计算机模拟，系统地研究了大小相同但电荷相反的聚电解质（PE）在质心反应坐标上的平均力势（PMF）.重点是设置在发病和中间，络合的瞬态阶段。在高于反离子缩合阈值的条件下，PE缔合过程表现出明显的滑动杆状行为，其中聚合物链通过首先在接近其轮廓长度的临界距离处伸展而彼此接近，然后“握手”并以平行方式沿着彼此滑动，然后最终折叠成中性复合物。高度带电的PE的PMF的基本部分可以很好地描述了一个简单的理论的基础上滑动充电的'德拜-休克尔'棒重整化的费用，除了一个明确的熵贡献，由于释放凝聚的抗衡离子。有趣的是，在复合物形成的开始，PE链之间的平均力被发现是不连续的，反映了双峰结构的行为，所产生的相互连接的杆和孤立的线圈状态的共存。PE复合物的这两种微观状态通过微妙的反作用力释放效应而平衡，并且由于不利的拉伸熵而被自由能垒分开。
2016-02-21 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
Salt-induced collapse and reexpansion of highly charged flexible polyelectrolytes
我们通过计算机模拟研究了稀柔性聚电解质在溶液中的盐依赖性构象。低浓度的多价盐诱导已知的构象崩溃的个人的双链，但随着盐浓度进一步增加，这是其次是再膨胀。我们明确地表明，多价抗衡离子可以过度补偿裸电荷的链中的再膨胀制度。再膨胀的程度和过充电的发生敏感地取决于离子的大小。我们的研究结果是相关的广泛的盐诱导络合现象。
2006-10-05 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
Counterion adsorption on flexible polyelectrolytes: comparison of theories
在球形空腔中，考虑了在一个柔性的碳链上的反离子吸附，通过在碳链上取一个“排列的”电荷分布，使得“吸附的”反离子被允许沿着骨架移动。我们用自洽场论（SCFT）计算了电离度，并与以前发展的变分理论进行了比较。在这两种理论中的自由能的各种贡献的分析表明，达到电离的平衡度主要是作为一个相互作用的抗衡离子的吸附能的骨干，小离子的平移熵，和它们相关的密度波动。SCFT计算的电离度明显低于变分法计算的电离度。这种差异完全是由于系统中小离子的密度波动造成的，这在变分过程中得到了解释。当这些波动被故意抑制在截断变分过程中，出现了显着的定量协议的各种因素的平衡电离度，尽管在这两个计划中使用的近似和计算程序的根本差异。然而，由于小离子的密度波动的显着影响不被捕获的SCFT，由于SCFT和其他贡献因素之间的更透明的变分过程中的密切协议，后者是一个更好的计算工具，用于获得电离度。
2008-12-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Invariance of density correlations with charge density in polyelectrolyte solutions
我们提出了一个理论的平衡结构的非线性解决方案。主要元素是一个简单的，新的优化方案，允许理论，如随机相位近似（RPA），以处理苛刻的排斥力存在于这样的系统。比较与最近的中子散射实验的随机带电，亲水性聚合物在无盐，半稀溶液中的各种电荷密度的数据。不同程度的现实主义的模型进行检查。在高电荷密度下观察到的不变性的通常解释是对流凝聚。然而，当聚合物-聚合物相关性被适当地处理时，我们发现在Debye-Huckel理论水平上建模聚合物-共轭相关性是足够的。
2003-05-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effective charge, collapse and the critical point of a polyelectrolyte chain
在生物学、生物技术和材料科学中，电荷（PE）控制着无数的现象，但仍然难以理解。考虑到平衡离子在一个孤立的PE链上的吸附，有效电荷的解析表达式-有效的所有链的灵活性，可变盐，在良好的溶剂在所有条件下，在差的溶剂中的扩展（线圈）状态远离临界点，并为凝胶，刷子和其他PE系统在其扩展状态-推导。相边界和第一级崩溃转变的临界点，诱导合作的counterpartial吸附和链构象，计算自洽。PE链的大小被发现是一个单值函数的电荷。
2009-06-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Cohesive energy, stability and structural transitions in polyelectrolyte bundles
一个由均匀带电的、无限细的、装饰有有序排列的抗衡离子的棒组成的晶格，当棒之间的间距变化时，会表现出反常的行为。特别是，逆晶格经历了一系列的结构剪切，或“倾斜”，相变之间的杆间距减少。这种行为相对于包装的生物相关的聚电解质分子的潜在影响进行了评论。
2003-07-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
