Polyelectrolyte gels in poor solvent: Equilibrium and non equilibrium elasticity
我们从理论上研究使用缩放参数的行为在不良溶剂中的凝胶。Katchalsky的经典图片后，我们的方法是基于单链弹性，但它占最近提出的珍珠项链结构的聚电解质在不良溶剂。当参数如离子强度或带电单体的分数变化时，在溶胀平衡和部分溶胀，非平衡，凝胶的弹性进行了研究。我们的理论可能是有用的解释最近在斯特拉斯堡进行的实验表明，如果相同的凝胶样品在不同的pH值下溶胀到相同的程度，具有最高电荷的样品具有最低的剪切模量。
2000-04-07 cond-mat.mtrl-sci 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
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
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
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
Solvation and Dissociation in Weakly Ionized Polyelectrolytes
本文提出了含极性溶剂的非均匀聚电解质的Ginzburg-Landau理论。首先，我们考虑到离子，带电单体，不带电单体和溶剂分子之间的分子（溶剂化）相互作用，以及与组合物相关的介电常数的静电相互作用。第二，我们把电离度作为一个波动变量依赖于当地的电势。包括这两种成分，我们的结果如下。(i)导出了质量反应定律和表面张力的一般表达式。(ii)我们计算了组成波动的结构因子作为分子相互作用的各种参数的函数，这提供了一个形成中间相的一般标准。(iii)我们数值研究了一些典型的界面和中间相结构的例子，这强烈依赖于分子相互作用参数。
2009-03-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Flexible Polyelectrolytes with Monovalent Salt
本文提出了一个模型来描述在良溶剂中和在一价盐存在下的柔性聚电解质。由$N$单体组成的分子的特征在于末端到末端的距离$R_e=b (Z-1)^γ$和缔合的抗衡离子$n$的数目。在高温下，该聚合物表现为中性聚合物（$γ=0.588$）。降低温度，大分子从这种伸展构型（$γ=0.588$）变为伸展形式（$γ\approx 1$）。在更低的温度下，在曼宁凝结阈值以上，超导体崩溃（$γ\approx 0.3$）。我们的研究结果显示出良好的协议与模拟。
2004-07-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Modeling polyelectrolyte hydration from a multi scale polarizable pseudo particle solvent coarse grained approach
本研究通过多尺度极化伪粒子粗粒化方法模拟聚电解质水合作用，发现强短程阻尼对模拟NaCl溶液至关重要，并建议在无限稀释条件下单独模拟聚电解质聚合物以准确计算相互作用能。
2023-12-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Theory of polyelectrolytes in solvents
使用连续描述，我们占周围的高斯，带电链的离子溶剂中的波动，并推导出一个有效的短程之间的链上的电荷的潜力。这种势在短距离处是排斥的，在较长距离处是吸引的。化学势可以从这个势导出。当化学势为正时，它会导致类似熔体的状态。对于一个消失的低浓度的片段，这种状态表现出缩放行为的长链。Flory指数表征长链的回转半径计算为约0.63，接近二阶相变获得的经典值。对于短链，回转半径随链长$N$线性变化，并对相互作用势中的参数敏感。对链长$N$的线性依赖性表明刚性行为。当离子溶剂中的屏蔽长度超过临界值时，与这种相互作用相关的化学势改变符号。当化学势为负时，这导致冷凝。在这种状态下，它示出使用平均场近似，球形和环形的凝聚形状可以得到。的环形的厚度作为一个函数的模型，如离子屏蔽长度的参数进行了研究。这一理论的预言应该经得起实验的验证。
2003-08-26 cond-mat.soft
Strongly Charged, Flexible Polyelectrolytes in Poor Solvents -- Molecular Dynamics Simulations
我们提出了一套分子动力学（MD）模拟强电荷，灵活的双链在贫溶剂条件下的无盐溶液。的链和解决方案的结构特性的报告。通过改变聚合物密度和静电相互作用强度，我们研究了从占主导地位的静电相互作用到强屏蔽制度的交叉，其中疏水相互作用占主导地位。在交叉期间，观察到大量结构。在高分子密度的极限（相当于强屏蔽静电相互作用），我们发现链的高度塌陷，但没有观察到凝聚或相分离。研究表明，自由电荷密度是决定系统行为的相关参数之一，因此可以作为解释实验结果的参数。
1998-12-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Volume Phase Transition of Polyelectrolyte Gels: Effects of Ionic Size
尽管人们对聚电解质凝胶的体积转变已经研究了几十年，但对可移动离子尺寸的影响的研究却很少。本文将Tanaka经典的离子凝胶理论推广到有限体积可动离子的情形。结果表明，在无盐条件下，随着反离子尺寸的增大，凝胶的不连续体积转变将变为连续体积转变。盐浓度的增加也会使凝胶在不良溶剂中塌陷。与较小的离子相比，较大的可动离子引发盐诱导的凝胶坍塌需要更强的溶剂。讨论了离子尺寸对相变临界点和相变相图的影响。理论结果表明，不同体积的盐可以调节凝胶的溶胀行为。
2013-09-10 cond-mat.soft
Confinement free energy of flexible polyelectrolytes in spherical cavities
在显式溶剂模型下，利用自洽场论（SCFT）方法分析了中性球腔中弱电荷柔性链的运动。假设系统具有径向对称性，发现链的约束导致电荷密度波的产生，并在腔中心和表面之间产生电势差。我们发现溶剂熵在受限体系的自由能中起着重要的作用。对于一个给定的半径的球形腔和固定的电荷密度沿骨干的链，溶剂和小离子熵占主导地位的所有其他贡献时，链长很小。然而，随着链长的增加，链构象熵和聚合物-溶剂相互作用能也变得重要。我们的计算表明，由于静电相互作用的能量在自由能中起着次要的作用。此外，我们表明，球形约束下的总自由能是不广泛的单体的数量。一价盐的渗透压和平均活度系数的结果。我们表明，在一个回路水平的波动降低的自由能和修正的渗透压和平均活度系数的盐进行了讨论。有限的尺寸校正，以扩大波动分析的有效性范围。
2008-05-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Renormalized Field Theory of Polyelectrolyte Solutions
本文用场论重整化群（RG）方法研究了柔性屏蔽双链（Debye-Hueckel链）在极性溶剂中的稀溶液。我们进行维里展开计算的尺度依赖的链密度，链的大小和筛选长度的渗透压。一般的链分布的形式主义，我们给出了明确的形式为单分散链尺寸分布。我们利用这样的事实，即一个Debye-Hueckel链可以映射到一个本地场论与两个长度尺度需要计算的标度函数，以及指数，以充分描述其标度行为。
1998-01-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Structural properties of cyclic polyelectrolytes in dilute good solvent
本文通过标度分析和分子动力学模拟研究环状拓扑对稀良溶剂中聚电解质构象的影响，发现环状聚电解质在低中等Bjerrum长度下更紧凑且形状指标呈非单调变化，并提出拓扑效应影响长程静电相互作用的解析理论。
2023-11-30 cond-mat.soft
Origin of translocation barriers for polyelectrolyte chains
对于带电大分子通过窄孔的单行移位，末端到达孔的关键步骤受到自由能势垒的影响，自由能势垒由链内静电相互作用、离子云和溶剂分子的分布以及链的构象熵的变化引起。所有的影响因素的障碍在易位的初始阶段进行评估，通过使用自洽的场论的离子和耦合的泊松-玻尔兹曼描述，没有径向对称性。屏障被认为是基本上熵，由于构象变化。对于中等和高浓度的盐，障碍的链是定量相当于不带电的自我避免行走。静电效应被证明是增加的自由能垒，但只有轻微的。电离度、静电相互作用强度、盐浓度的降低和溶剂质量都会导致屏障的增加。
2009-10-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The dynamics of a collapsing polyelectrolyte gel
本研究构建整合非线性弹性、Stefan-Maxwell扩散与界面梯度自由能的模型，结合数值解与解析分析，首次揭示受限聚电解质凝胶坍塌的多时间尺度、空间异质性及旋节线分解等动力学机制。
2021-05-13 cond-mat.soft
Network-forming phase separation of oppositely charged polyelectrolytes forming coacervates in a solvent
本研究通过流体粒子动力学模拟发现，带相反电荷的聚电解质在半稀溶液中形成渗透网络并以独特规律粗化，揭示了其与液-液相分离不同的形态和动力学机制。
2024-12-20 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
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
Phase Behavior of Polyelectrolyte Block Copolymers in Mixed Solvents
本文研究了聚（丙烯酸正丁酯）-b-聚（丙烯酸）嵌段共聚物在水和四氢呋喃（THF）混合溶剂中的相行为。用于检查在混合溶剂中形成的不同聚合物、结构和相的技术是静态和动态光散射、小角中子散射、核磁共振和荧光显微镜。通过降低水/THF混合比X，观察到序列单聚体、微米尺寸的液滴、聚合物胶束。在X = 0.75时发生单聚体和微米级液滴之间的过渡，而在X = 0.4以下时有效地进行核-壳聚合物胶束的微结构化。在中间混合比，观察到的微米大小的液滴和聚合物胶束之间的共存。结合上述不同的技术，可以得出结论，液滴分散是由疏水性嵌段诱导的溶剂分配引起的。聚（丙烯酸正丁酯）均聚物和聚（丙烯酸正丁酯）-b-聚（丙烯酸）嵌段共聚物的比较表明，液滴富含THF和浓缩的共聚物，它们是稳定的亲水性聚（丙烯酸）部分。
2008-01-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Simulation of Polyelectrolytes in Solution Using Dissipative Particle Dynamics in the Grand Canonical Ensemble: Interaction Strength and Salt Effects
我们已经研究了散装电解质，并与表面活性剂或多价盐与明确存在的抗衡离子和溶剂分子的介观耗散粒子动力学（DPD）的巨正则系综方法的解决方案。采用Ewald和方法计算了静电相互作用，并通过带电粒子间的径向分布函数分析了流体的结构。计算结果与文献报道的用不同方法计算静电力的结果以及用DPD方法计算正则系综的结果吻合得很好。我们还研究了盐依赖性构象的溶剂质量的函数，并分析了在溶液中的稀释的柔性聚电解质的静电相互作用强度的依赖性。对于上述复杂系统，静电相互作用和溶剂性质在理解不带电系统中不发生的现象中起着关键作用。
2010-01-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci 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
The scaling behaviour of screened polyelectrolytes
本文用场论重整化群（RG）方法研究了极性溶剂中的单柔性屏蔽链（Debye-Hückel链）。我们指出Debye-Hückel链可以映射到一个局域场论上，它与广义$n \to 1$ Potts模型具有相同的不动点.对场论的系统分析表明，该系统是一个具有两个相互作用的长度尺度的系统，需要计算尺度函数和指数来充分描述其物理行为。为了说明这一点，我们求解RG方程并明确计算链的指数和平均端到端长度。
1997-12-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Polyelectrolyte Adsorption
带电聚合物链（聚电解质），因为它们吸附在一个平面表面上的问题是从理论上解决。我们回顾了基本的机制和理论基础的单表面上的吸附在两种情况下：吸附的一个单一的带电链，吸附从本体溶液中的$θ$溶剂条件。分别讨论了柔性和半刚性链的行为，并表示为聚合物和表面电荷，溶液的离子强度和聚合物本体浓度的函数。我们主要回顾了平均场的结果，并对涨落效应作了简要的评论。本文所提出的在平面上的吸附现象与胶体悬浮液的稳定化有关。在这方面，我们还提到了在存在摩擦力的情况下两个平面之间的板间力的计算。最后，我们评论的问题，电荷过补偿和它的含义，以多层交替的正，负聚电解质在平面表面和胶体颗粒的形成。
2000-11-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
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
Charge regulation and local dielectric function in planar polyelectrolyte brushes
理解不均匀性对电荷调节和介电性质的影响，以及它如何依赖于大分子的构象特征是一个长期存在的问题。为了解决这个问题，我们已经开发了一个领域的理论来研究电荷调节和局部介电函数的平面刷。该理论被用来研究一个多酸刷，这是由链端接枝在固-液界面，在平衡与含有一价盐离子，溶剂分子和pH控制酸的本体溶液。特别是，我们专注于在确定的局部电荷和介电函数的影响，添加的盐和pH值的散装的浓度。我们的理论研究表明，离子对的偶极矩作为一个结果形成的抗衡吸附在链主链上发挥了关键作用，在影响局部介电函数。对于由具有低于溶剂分子的偶极矩的单体制成的聚电解质，预测刷区域内的介电衰减。然而，形成的离子对（由于吸附的抗衡离子来自所添加的盐的解离）极性比溶剂分子显示相对于其体积值增加的介电函数的大小。此外，在本体盐浓度的增加被示出，以增加刷区域内的局部电荷。
2012-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A variational approach to necklaces formation in polyelectrolytes
通过变分的方法，我们研究的条件下，在不良溶剂中的链将经历从棒状结构的“项链”结构，其中链崩溃成一系列的球加入拉伸链段的过渡。
1997-12-11 cond-mat.mtrl-sci 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
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
Importance of hydrodynamic shielding for the dynamic behavior of short polyelectrolyte chains
用粗粒分子动力学模拟研究了低聚物范围内的链的动力学行为，并与两种不同的实验方法，即毛细管电泳和电泳NMR获得的数据进行了比较。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。我们表明，电泳迁移率在低聚物范围内表现出最大值，并首次说明，这是由于链单体之间的流体动力学屏蔽。我们的研究结果令人信服地表明，它是可能的模型动态行为的聚电解质使用粗粒模型，双链和溶剂诱导的流体动力学相互作用。
2008-05-14 cond-mat.soft
Microphase Segregation in Polyelectrolyte Brushes
本文应用连续空间自洽场理论研究静电与疏水作用竞争引起的聚电解质刷微相分离，发现高接枝密度下多层形态的不连续转变，并将其微观结构与反射光谱及Nafion薄膜实验相联系。
2024-11-14 cond-mat.soft
The Effect of Explicit Polar Species on Conformational Behavior of a Single Polyelectrolyte Chain
在这项工作中，我们调查的问题是如何的介电介质的分子性质和聚合物-溶剂介电失配影响的崩溃的一个链在溶液中的耗散粒子动力学模拟装置。首先，我们研究了是否显式处理的电介质作为极性珠，而不是均匀的电介质背景的结果在不同的系统行为。我们表明，极性珠的明确治疗促进链崩溃，即它发生在较小的值的静电强度参数值$λ^2 \sim Q^2/(εkT)$。我们认为，这种行为的主要原因是介电响应实际上是一种集体效应，当电荷彼此接近和/或电荷密度足够高时，“有效”介电常数与体值不同。这意味着，由于与极性物质存在相关的小尺度效应，$λ$的值不具有普遍意义;因此，改变总单位电荷$Q$或温度$kT$不等同于改变$ε$。接下来，我们研究了聚合物链和溶剂的介电常数的差异如何影响崩溃。我们发现，极性链适应较少的溶胀构象在水的制度和崩溃相比，非极性链的情况下，这种行为的可能原因进行了讨论。
2020-11-27 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
Solvation force between tethered polyelectrolyte layers. A density functional approach
我们使用一个版本的密度泛函理论来研究两个板之间的溶剂化力修改与拴系层的链。链是由切向连接的带电球形段构成的。将板浸入包含阳离子、阴离子和溶剂分子的电解质溶液中。后者分子被建模为硬球。我们研究的溶剂化力和结构的链和溶质分子上的接枝密度，链的长度，结构的链和溶质的浓度的依赖性。
2012-10-08 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
Arrested spinodal decomposition in polymer brush collapsing in poor solvent
我们研究了布朗动力学的柔性和半柔性的聚合物链密集接枝在一个平面基板上，快速淬火的系统时，质量的溶剂变得很差，链试图崩溃成一个球状状态。这种聚合物刷的塌陷过程在动力学和结构形态上都不同于单个链。我们发现，由此产生的崩溃刷不形成一个均匀的致密层，尽管所有的链单体同样吸引彼此通过模型Lennard-Jones潜力。相反，一个非常明显的不均匀的密度分布在平面上的形式，与特征长度尺度依赖于淬火深度（或等效地，单体吸引力的强度）和几何参数的刷。这种结构是相同的旋节分解结构，然而，由于接枝约束，我们发现没有随后的粗化：建立随机捆绑的特征周期性仍然是明显的平衡结构。我们比较这一发现与最近的场理论模型捆绑在一个半柔性聚合物刷。
2014-09-22 cond-mat.soft
Interplay of distinct modes of charge regulation on poly-acid ionization and conformation
该研究采用Edwards-Muthukumar框架探究聚酸质子结合与反离子凝聚的相互作用，发现pH变化可引发反聚电解质与常规行为的非单调转变，且聚合物性质和链柔性会影响pKa偏移。
2025-08-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Charge Asymmetry Suppresses Coarsening Dynamics in Polyelectrolyte Complex Coacervation
本文发现聚电解质复合凝聚中电荷不对称会减缓粗化动力学，生长指数偏离1/3并随不对称度增加而减小，溶剂质量影响因对称性而异，通过液滴间相互作用势解释。
2023-08-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Modified Poisson-Boltzmann theory for polyelectrolytes in monovalent salt solutions with finite-size ions
我们提出了一个软势增强的泊松-玻尔兹曼（SPB）理论，以有效地捕捉离子分布和静电势周围的棒状带电大分子。SPB模型校准与粗粒度的基于粒子的模型聚电解质（PE）在一价盐溶液中，以及相比，一个完整的原子分子动力学模拟与明确的溶剂。我们表明，我们的修改使SPB理论能够准确地预测周围的棒状PE在广泛的离子和电荷分布条件下的弱耦合制度的单价离子分布。这些包括高达1 M的过量盐浓度，以及从小离子（如Na或Cl）到与PE直径相当的较软和较大离子的离子尺寸。这项工作提供了一个简单的方法来实现一个增强，有效地捕捉到PB理论的背景下，在盐水溶液中的PE的离子大小和物种的影响。
2022-06-06 cond-mat.soft
Cell Model Approaches for Predicting the Swelling and Mechanical Properties of Polyelectrolyte Gels
我们提出了两个连续的平均场近似描述的机械性能和溶胀平衡的盐溶液接触的凝胶。第一平均场近似减少了多链问题的凝胶相应的单链问题。第二平均场步骤整合出柔性链和离子的自由度。它取代了粒子为基础的描述与适当的电荷分布和一个有效的弹性项的电荷。这些简化导致在计算上非常有效的泊松-玻尔兹曼细胞凝胶描述。尽管它们的简单性，单链细胞凝胶模型表现出良好的和PB模型非常好的协议与明确的分子动力学模拟的参考周期性单分散网络模型的不同链长，聚合物电荷分数，和外部水库盐浓度。我们的模型的Katchalsky模型的比较表明，我们的方法是优越的强电荷链，也可以更准确地预测体积模量。我们进一步讨论了链长多分散性的影响，调查溶剂介电常数的变化，并证明了我们的方法的鲁棒性参数变化来自几个建模假设。
2019-11-06 cond-mat.soft
Macroscopic charge segregation in driven polyelectrolyte solutions
了解带电复杂流体的行为对于大量重要的工业，技术和医疗应用至关重要。使用粗粒度的分子动力学模拟，在这里，我们研究了一个显式的反离子和隐式溶剂，这是由一个稳定的电场驱动的溶液的性质。通过适当调整粒子间静电和外加电场之间的相互作用，我们发现了两个非平衡连续相变作为驱动场的函数。第一个转变发生从均匀混合相到宏观电荷分离相，其中，该溶液自组织形成平行于所施加的场的两条类似电荷的通道。我们表明，在电场的存在下，这种电荷分离的出现负责的基本因素是被排除的体积相互作用的漂移链。随着驱动进一步增加，观察到从电荷分离相到均匀相的重入过渡。当电场增加时，通过单体和抗衡离子的迁移率降低来发出再进入的信号。此外，与多价抗衡离子，负微分迁移率的一个违反直觉的制度，观察到，其中的电荷移动逐渐变慢，驱动场的增加。我们表明，所有这些功能可以一致地解释了一个直观的捕获机制，操作之间的相反移动的电荷，并提出数值证据来支持我们的主张。参数依赖性和相图进行了研究，以更好地了解在这种驱动的电荷隔离的解决方案。
2022-03-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Equilibrium properties of a grafted polyelectrolyte with explicit counterions
我们用蒙特卡罗模拟研究了在显式反离子（CI）存在下接枝聚乙烯（PE）的平衡构象。吸引力的Lennard-Jones相互作用（参数化为λ）和静电力（参数化为A = q^2l_B/a，其中q =反价，l_B = Bjerrum长度，a =单体直径）之间的相互作用导致了各种构象，其特征为伸展构象（E）、具有m个珠的珍珠构象（P_m）、香肠构象（S）和球状构象（G）。对于大的π，我们观察到从G -> P_2 -> P_3 ->的跃迁。. . -> S -> G随着A的增加，即，在较低的溶剂浓度下，转变顺序为E -> S -> G。构象变化与CI与PE结合的性质直接相关。S -> G之间的过渡是连续的，并且与由凝聚Cl分数中的波动驱动的形状中的临界波动相关联。
2008-12-18 cond-mat.soft
Random Polyelectrolytes and Polyampholytes in Solution
从理论上研究了聚电解质和两性聚电解质在半稀溶液中的行为。各种统计电荷分布沿的双链被认为是：涂抹，退火，置换和淬火。也考虑退火的两性聚电解质。采用路径积分公式推导不同模型的平均场自由能。得到了聚合物序参量的自洽场方程和静电势的类Poisson-Boltzmann方程。采用无规相近似计算了不同统计电荷分布模型下的单体-单体结构因子S（q）。我们发现，在退火模型中，除了溶液中的自由离子外，单体电荷的波动也有助于静电屏蔽。这种筛选的强度取决于单体电荷分布的变化，并且对于在不良溶剂条件下的两性聚电解质特别重要，其中中间相分离得到增强。方差与净平均电荷之间的比率决定聚两性电解质是作为聚电解质还是作为中性链。
1998-04-28 cond-mat.soft physics.chem-ph
Accelerated Collapse Kinetics of Charged Polymers in Good Solvent: Role of Counterion Condensation
该研究通过粗粒化分子动力学模拟揭示良溶剂中反离子凝聚驱动带电聚合物加速坍缩的机制，发现其动态标度指数小于中性聚合物，反离子价态等因素影响坍缩效率，为理解生物分子动力学提供新视角。
2025-04-17 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
On the pearl size of hydrophobic polyelectrolytes
疏水聚电解质在水溶液中具有独特的珍珠项链构象。在这封信中，我们提出了一种尝试，以定量分析这种构象的重点是$D_p$，珍珠大小。为此目的，各种有效电荷分数$f_{eff}$和链长$N$的聚苯乙烯磺酸盐（PSS）被吸附到浸没在水中的带相反电荷的表面上，在这种条件下，预计本体结构将保持在吸附状态。\emph{In situ}椭圆偏振法提供了PSS层的表观厚度$h_{app}$。在添加盐的存在下，我们发现：$h_{app}\sim aN^{0}f_{eff}^{-2/3}$（$a$是单体的大小）在协议的缩放预测$D_p$在珍珠项链模型，如果一个解释$h_{app}$作为衡量珍珠的大小。在最低的电荷分数，我们已经发现$h_{app}\sim aN^{1/3}$的较短的链，在协议的项链/球过渡。
2003-03-21 cond-mat.soft
Chain Conformations and Phase Separation in Polymer Solutions with Varying Solvent Quality
采用分子动力学模拟研究了以Lennard-Jones液体为溶剂的溶液中，以Kremer-Grest珠弹簧模型为代表的高分子单链在不同相互作用强度下的构象.结果表明，当聚合物-溶剂相互作用是不利的，链崩溃，因为人们会预期在一个不良的溶剂。对于更有吸引力的聚合物-溶剂相互作用，溶剂质量提高，链越来越溶剂化，并表现出理想的，然后溶胀的构象。然而，当聚合物-溶剂相互作用强度进一步增加到聚合物-聚合物和溶剂-溶剂相互作用强度的约两倍以上时，链表现出意想不到的塌陷行为。相应地，对于强的聚合物-溶剂吸引力，在多个链的溶液中观察到相分离。这些结果表明，溶剂再次变得有效地贫，具有非常有吸引力的聚合物-溶剂相互作用。尽管如此，在该极限下的链崩溃和相分离的机制不同于由不利的聚合物-溶剂相互作用引起的不良溶剂的情况。在后者中，溶剂被排除在塌陷链的域之外，而在前者中，溶剂仍然存在于塌陷链的弥漫体积中或存在于与纯溶剂相分离的富含聚合物的域中。在强聚合物-溶剂吸引力的限制下，溶剂表现为将单体粘在一起的胶水，导致单链崩溃和多链聚集和相分离。
2021-11-15 cond-mat.soft
Interaction of charged patchy protein models with like-charged polyelectrolyte brushes
采用隐溶剂、显盐Langevin动力学方法，研究了带电斑片状粒子模型（CPPMs）在同电荷致密聚乙烯（PE）刷（每链含50个单体）薄膜上的吸附.我们以前介绍的CPPMs集包括定义明确的一个，两个补丁的球形小球，每个相同的净电荷和（纳米）大小，与单极和多极矩相媲美的小球状蛋白。我们重点研究了静电效应对典型蛋白质在远离等电点处吸附的影响，其中电荷调节不起作用。尽管相同的净电荷的刷和小球，我们观察到大的结合亲和力高达几十的热能，kT，这是通过降低盐浓度和增加的补丁（ES）的电荷增强。我们的分析的距离分辨潜力的平均力连同所有领先的相互作用的贡献的现象学描述表明，吸引力是最强的刷表面，多极驱动，出生（自能），和反离子释放的贡献，占主导地位的单极和空间排斥本地。
2017-01-10 cond-mat.soft
Multi-valent Ion Mediated Polyelectrolyte Association and Structure
本研究通过全原子分子动力学模拟揭示了多价Ca$^{2+}$离子通过离子桥接和溶剂介导相互作用诱导聚丙烯酸链间同电荷吸引的分子机制。
2023-11-17 cond-mat.soft physics.bio-ph
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
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
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
A simple approach for charge renormalization of highly charged macro-ions
我们重新审视流行的概念，有效或重整化电荷，这是一个概念的核心重要性，在该领域的高电荷的胶体或胶体溶液。在线性Debye-Hückel理论的水平上，我们提出了一个简单，有效和通用的方法来预测电荷重整化的饱和量，然而，这是一个非线性效应在强静电耦合。成功地测试结果对泊松-玻尔兹曼理论的数值解的聚离子的各种形状（平面，圆柱形和球形），无论是在无限稀释极限或在有限的几何形状，有或没有添加电解质。我们的方法，准确的单价微离子在溶剂中，如水，最后面对实验结果，即带电胶体悬浮液的结晶和B-DNA溶液的渗透系数。
2002-10-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Adsorption of polyelectrolytes in the presence of varying dielectric discontinuity between solution and substrate
本研究通过粗粒化分子动力学模拟，探究水溶液与基底介电不连续性下聚电解质与不带电基底的相互作用，揭示盐条件、基底介电常数对吸附的影响，发现弱带电聚电解质在高盐下可形成单层。
2024-12-01 cond-mat.soft
