Scaling and Universality in the Counterion-Condensation Transition at Charged Cylinders
我们解决的关键和普遍的方面，在一个单一的充电圆柱在二维和三维空间使用数值和分析方法。通过引入一种新的Monte-Carlo抽样方法，在对数径向尺度，我们能够数值模拟的临界极限的无限系统的大小（对应于无限稀释极限）在易于处理的平衡时间。在平均场论和蒙特卡罗模拟中确定了反离子密度分布的倒数矩的临界指数（它起着序参量的作用并代表反离子的逆局域化长度）。在三维（3D）中，相关效应（在平均场理论中被忽略）导致在低于临界温度（凝聚相）的带电圆柱附近的反离子的过度积累，而令人惊讶的是，临界区域表现出与平均场论一致的普适临界指数。在二维（2D），我们证明，使用数值和分析方法，平均场论成为准确的在所有温度（曼宁参数），当抗衡离子的数量趋于无穷大。然而，对于有限的粒子数，2D问题显示了一系列奇特的奇点（发散的热容），这反映了连续的个别反离子从中心柱的离域事件。在2D和3D中，热容在临界点处显示出普遍的跳跃，并且能量发展出明显的峰值。利用能量峰位置的渐近性态来确定临界温度，发现该温度具有普适性，且与平均场预测一致。
2005-08-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Simple Model for Attraction between Like-Charged Polyions
我们提出了一个简单的模型的外观之间的吸引力的可能机制，像带电的聚离子内的一个无水溶液。发现这种吸引是短程的，并且只存在于多价反离子的存在下。吸引力是由每个聚离子周围的反离子凝聚层中的相关性产生的，并且只有当凝聚的反离子的数量超过阈值$ n > Z/2 α$时才会出现，其中$α$是反离子的价态，$Z$是聚离子的电荷。
1999-01-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Interactions Between Charged Spheres in Divalent Counterion Solution
我们模拟带电球形粒子的模型系统在其反溶液和测量的热力学压力和对分布函数，从中我们推导出平均力的有效势。对于只有静电和硬核相互作用的系统，我们研究了二价反离子溶液中两个带相同电荷的球之间的有效势随浓度的变化。我们发现，高浓度和一个全球排斥有效的相互作用，稀释系统的强吸引力。结果表明，一个一阶相变的球-反相密度作为全球浓度的函数和有效的球-球势在稀（溶剂化）制度表明显着的密度波动，由于在有效能量表面的短程局部极小值。我们的结果来自最近几个实验的最小接近模型的聚苯乙烯胶乳粒子在单价反离子溶液。
1999-02-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
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
The fraction of condensed counterions around a charged rod: Comparison of Poisson-Boltzmann theory and computer simulations
本文研究了高电荷刚性聚电解质溶液中的反凝聚现象。提出了一种方法，该方法-基于电荷分布函数-确定凝聚离子的分数和凝聚层的径向延伸。在无盐Poisson-Boltzmann（PB）理论中，它再现了曼宁参数xi>1的凝聚离子的众所周知的分数1-1/xi。此外，它预测了一个弱盐依赖性的这部分和崩溃的概念，在高盐限的反凝聚。我们补充我们的理论研究与分子动力学模拟的细胞状模型，不断产生更强的凝聚比PB理论预测。虽然理论和模拟之间的协议是优秀的单价，弱电荷的情况下，它恶化的静电相互作用强度的增加，特别是，增加价。例如，在高浓度的二价盐和大的xi，我们的计算机模拟预测电荷振荡，这意味着场论是无法重现的。
1999-10-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Interaction regimes for oppositely charged plates with multivalent counterions
在一个平均场处理的两个带相反电荷的板之间的相互作用，在不含盐的溶液中，从吸引到排斥的制度出现的过渡的距离可以计算分析。然而，平均场描述在强库仑耦合下失效，这可以在室温下用多价抗衡离子和高电荷表面实现。利用接触定理和简单的物理参数，我们提出了在短距离的几种情况下的状态方程的显式表达式。Bjerrum对形成的可能性的解决，并显示出具有深远的影响的相互作用。为了完成图片，我们最后考虑的大距离限制，从示意性的相图区分吸引排斥区域可以提出。
2011-09-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Ensemble Equivalence for Counterion Condensation on a Two Dimensional Charged Disc
研究了无限稀释极限下二维带电圆盘上的反凝聚，比较了由正则自由能和微正则熵得到的能量-温度关系。微正则熵在能量上是分段线性的，并且对于所有能量都是凹的。因此，即使相互作用是长程的，能量-温度关系，因此反凝结转变点在两个系综中是相同的。
2011-10-17 cond-mat.stat-mech
Dynamics of Counterion Condensation
利用推广的Poisson-Boltzmann方程，研究了反凝聚动力学。对于一个单一的带电板在抗衡离子的存在下，它表明，平衡的方法是扩散。在远离平衡态的带电运动平板中，临界速度处发生动力学反凝聚相变。反云的复杂动力学行为被证明是导致一种新的非线性力-速度关系的移动板。
1999-05-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Strong Attraction between Charged Spheres due to Metastable Ionized States
我们报告了一种机制，它可以导致长距离之间的吸引力带电荷的球形大离子，源于亚稳态电离状态的存在。我们发现，一个高电荷的胶体加上一些多余的抗衡离子的基态是过充电。对于两个高度带电的宏离子在其中和二价countercloud解决方案的情况下，我们证明，在政权的强库仑耦合，countercloud云很可能是不均匀分布，导致一个过度充电和一个欠充电的宏离子。这种长寿命的亚稳态结构反过来导致长程库仑吸引。
2000-12-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hidden Criticality of Counterion Condensation Near a Charged Cylinder
用蒙特卡罗模拟研究了荷电圆柱上反离子的凝聚跃迁。系统地改变圆柱体半径的关系系统的大小，我们发现，所有的抗衡离子都绑定到圆柱体和热容量显示在一个有限的曼宁参数下降。一个有限尺寸标度分析进行确认的临界性的完整的冷凝过渡，产生相同的临界指数与曼宁过渡。我们表明，完全凝聚的存在是必不可少的，以解释如何凝聚的性质从连续到不连续的转变。
2016-11-09 cond-mat.stat-mech
Attraction of like-charged walls with counterions only: Exact results for the 2D cylinder geometry
我们研究了一个二维系统的相同的移动粒子的表面上的圆柱体的有限长度$d$和周长$W$，沉浸在介质的介电常数$\varepsilon$。圆柱的两端圆带相同的电荷，具有固定的均匀电荷密度，带相反电荷的粒子$-e$（$e$是基本电荷）被称为"抗衡离子“，整个系统是电中性的。这样的几何形状也很好地定义了有限数量的抗衡离子$N$。我们的任务是在逆温度$β$下推导出热平衡中由反离子介导的端环之间的有效相互作用。在自由费米子耦合$Γ\equiv βe^2/\varepsilon =2$的系统的精确解被用来测试收敛的压力作为（偶数）粒子数从$N=2$增加到$\infty$。作为距离$d$的函数的压力总是正的（同电荷圈之间的有效排斥），单调衰减; $N=8$抗衡离子的数值结果非常接近热力学极限$N\to\infty$。对于$Γ=2γ$与$γ=1,2,\ldots$的耦合，存在一个从含$N$粒子的连续二维库仑系统到含反对易变量相互作用的$N$位点的一维晶格模型的映射.这使得人们可以精确地处理密度分布、二体密度和耦合$Γ=4$和$6$的压力，直到$N=8$颗粒。我们的主要发现是，当且仅当两个电荷相同的壁都带有非零的电荷密度时，在足够大的距离$d$处压力变为负值。这表明在热力学极限$N\to\infty$中也存在类似的吸引力，从2和4之间的相对较弱的耦合常数$Γ$开始。
2020-11-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Electrostatic Interactions in Strongly-Coupled Soft Matter
带电软物质系统-如胶体分散体和带电聚合物-当引入高电荷价的中和抗衡离子时，由组成的带电粒子之间的吸引力主导。这种反直觉的效应表明，带电粒子之间的静电耦合很强，这基本上是由粒子表面附近的抗衡离子之间的静电相关性引起的。在本文中，吸引机制和结构的抗衡离子的相关性进行了讨论的基础上，最近的数值和分析研究和各种几何形状（平面，球形和圆柱形）的带电物体的强耦合的限制。
2005-08-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dressed Counterions: Strong Electrostatic Coupling in the Presence of Salt
我们重新制定的强静电耦合理论，以描述一价盐离子和多价反离子的不对称电解质溶液，使用场论技术和蒙特卡罗模拟。该理论基于对电解质溶液的不同组分的不对称处理。弱耦合Debye-Huckel方法用于描述单价盐离子，而强耦合方法用于处理多价抗衡离子。这种结合的弱-强耦合方法有效地导致多价抗衡离子之间的修饰相互作用，从而直接影响由多价抗衡离子介导的带相同电荷的物体之间的关联吸引。一般的理论是专门适用于一个系统组成的两个均匀带电的平面平行的表面在盐和多价抗衡离子的存在下。在强耦合限制的多价抗衡离子的比较与蒙特卡罗模拟显示出良好的协议足够大的值的静电耦合参数。我们描绘了两个限制法律，实际上包括所有的蒙特卡罗数据。
2010-02-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Ground-state correlation energy of counterions at a charged planar wall: Gibbs-Bogoliubov lower-bound approach
最近的模拟结果表明，与二维和三维单组分等离子体系统相比，在带电平面壁处，每个电荷的基态相关能降低。我们的目的是正确地评估基态能量的强耦合反离子系统考虑准二维束缚态的束缚反离子被限制在一层分子厚度。我们使用的吉布斯-Bogoliubov不等式的下限自由能的基础上的变分方法，使液态理论可以纳入配方。软平均球近似表明，降低的基态能量可以由所得到的准二维束缚态的解析形式再现。
2020-05-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Rodlike counterions at heterogeneously charged surfaces
我们研究了棒状抗衡离子（如移动纳米棒）的空间和取向分布，以及由它们介导的两个平面平行的表面，携带固定（淬灭）异质电荷分布之间的有效相互作用。棒状抗衡离子被假定为具有内部电荷分布，指定的多价单极矩和有限的四极矩，淬火表面电荷被假定为随机分布的两个表面上的平均值和方差相等。虽然在传统的平均场论中，相等电荷的表面被认为是排斥的，但是多价反离子的存在已经被证明会导致均匀电荷表面之间的吸引力相互作用，这是由于强静电耦合的普遍存在，这种静电耦合随着反价迅速增长。我们表明，由于静电相关（由平均表面场和多价，单极，电荷价的反离子之间的耦合所造成的）以及无序诱导的相互作用（由表面无序场和反离子的四极矩之间的耦合所造成的）的综合效应导致更强的吸引力之间的相互作用两个随机带电表面。的相互作用的配置文件原来是一个非单调函数的界面分离，显示在相对较小的分离，其中随后的吸引力可以超过最大的强耦合吸引力（由均匀带电的表面之间的多价单极抗衡离子）超过一个数量级的吸引力最小。
2018-09-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
A strong-coupling effective-field theory for asymmetrically charged plates with counterions only
该研究将强耦合有效场论从对称带电平板推广至同号异电荷的非对称平板，通过变分反离子占据参数预测压力，并得到与 Monte Carlo 一致的结果及大距离 $1/d^2$ 吸引行为。
2025-01-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Universal reduction of pressure between charged surfaces by long-wavelength surface charge modulation
我们从理论上预测，长波长的表面电荷调制普遍降低带电表面与抗衡离子之间的压力相比，均匀带电的表面具有相同的平均表面电荷密度的情况下。这种效应的物理起源是这样一个事实，即表面电荷调制总是导致增强的表面附近的反电荷本地化，因此，较少的电荷在中平面。我们证实了最后的预测与蒙特卡罗模拟。
2002-10-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
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
Transverse density fluctuations around the ground state distribution of counterions near one charged plate: stochastic density functional view
我们考虑的迪恩-川崎（DK）方程的过阻尼布朗粒子的随机密度泛函理论的基础。最近，线性化的DK方程成功地再现了对称电解质电导率的完整Onsager理论。本文应用线性DK方程研究了带电平板附近强耦合反离子基态分布附近的密度涨落，着重研究了沿平板表面的横向动力学。因此，我们发现一个交叉尺度以上的横向密度动力学出现冻结和以下的抗衡离子的扩散行为可以观察到的带电板上。线性DK方程提供了一个特征长度的动力学交叉，这是类似的Wigner-Seitz半径平衡理论中使用的二维单组分等离子体，这是我们的主要结果。顺便说一句，纵向动力学垂直于板的一般表示进一步建议存在的平流和电逆流，这些影响仍有待定量研究。
2020-01-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.PS
Lateral correlation of multivalent counterions is the universal mechanism of charge inversion
本文综述了用多价反离子筛选大离子（如胶体粒子或双螺旋DNA）的工作。多价金属离子、带电胶束、短或长的聚电解质都可以起到多价抗衡离子的作用。由于强烈的库仑排斥，这种多价抗衡离子在大离子表面形成类似于维格纳晶体的强关联液体。即使大离子被这种液体中和，新到达的离子也会在液体中产生相关孔或图像，将离子吸引到表面。结果，吸附的抗衡离子的总电荷可以基本上超过裸大离子电荷，使得大离子净电荷反转其符号。我们讨论了两个先前提出的解释电荷反转，并表明，它们的物理基础是本质上的相关性，使相关性是普遍的力量驱动电荷反转。
2001-03-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Ion distribution around a charged rod in one and two component solvents: Preferential solvation and first order ionization phase transition
在单组分和双组分溶剂中，我们将电离度$α$作为依赖于其局部环境的退火变量，计算了带电棒周围的电荷分布。在单组分情况下，在不含盐和含盐的各种条件下测定$α$。在两个组件的情况下，我们考虑到优先溶剂化的抗衡离子和电离的单体和短距离之间的相互作用杆和溶剂无盐。然后它遵循依赖于成分的质量作用定律。介观的组成和反离子的变化产生周围的chraged棒，这敏感地依赖于各种参数的分子间相互作用。此外，我们预测了一个一级相变弱到强的解离强优先溶剂化。它可以在聚合物链的膨胀状态下发生。该转变线从溶剂共存曲线上的一个点开始，并在温度和溶剂组成平面中的临界点结束。在溶剂临界点附近，带电棒周围的组分变化是长程的。
2009-08-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Electrostatic stability and encapsidation of charged nano-droplets
我们调查的静电稳定性的带电液滴，建模为可渗透的，带电的球体，和他们在薄的，任意带电的纳米壳，沉浸在一个中和不对称的电解质背景的epidsidation。后者由一价（正和负）离子的浴溶液中的小浓度的可移动多价抗衡离子组成。我们使用广泛的蒙特卡罗模拟调查的空间分布的多价抗衡离子和它们的渗透压的球形纳米壳的边界表面上的静电分量。渗透压可以是负的（向内的压力），正的（向外的压力）或零，这取决于系统参数，如液滴的电荷密度，壳的电荷密度，和电解质筛选，从而确定纳米容器的稳定性。多价抗衡离子的反直觉效应包括具有较大电荷密度的带电液滴的增加的稳定性、在具有与带电液滴相同符号的电荷密度的双壳化壳的情况下增加的稳定性、以及完全免除双壳化壳的可能性，其限制效应由多价抗衡离子接管。这些戏剧性的效果是在传统的平均场的图片，这特别意味着，一个更高度带电的球形液滴应该是静电不太稳定，因为它的更大的（排斥）自能形成鲜明对比。
2013-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Debye-Hueckel-Bjerrum theory for charged colloids
本文推广了Debye-Hueckel-Bjerrum理论[M. E. Fisher和Y. Levin，Phys. Rev. Lett. 71，3826（1993）]到高度不对称带电胶体的流体状态。考虑到由一个聚离子和n个凝聚的反离子组成的团簇的形成，构造了胶体悬浮液的总亥姆霍兹自由能。在固定聚离子数和反离子数的约束下，通过自由能最小化得到团簇密度分布和压强等热力学性质。与目前的实验和Monte Carlo结果一致，没有遇到任何相变的证据。
1998-02-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Asymmetric Coulomb fluids at randomly charged dielectric interfaces: Anti-fragility, overcharging and charge inversion
我们研究多价抗衡离子旁边的电介质板的分布，承载淬火，随机分布的电荷在其溶液界面之一，具有给定的平均值和方差，无论是在存在和不存在的洗澡单价盐溶液。我们使用以前推导的方法的基础上，打扮多价离子理论，结合方面的强和弱耦合的多价和单价离子在一个单一的框架。淬灭电荷无序的存在下的电介质板的带电表面上示出，以大大增加在其附近的多价抗衡离子的密度。在反离子模型中（没有单价盐离子），表面无序产生额外的对数吸引势，从而在表面产生代数奇异的反离子密度分布。这种行为在单价盐浴的存在下也持续存在，并导致严重违反接触值定理，反映了无序的反脆弱性效应，使系统趋向更有序的状态。在存在界面介电不连续性的情况下，耗尽表面处的反电荷层，电荷无序仍然在远离表面处产生大大增强的反电荷密度。同样地，当表面携带淬灭的电荷无序时，表面的电荷反转和/或过充电发生得更强烈，并且在多价抗衡离子的体积浓度更小时。总体而言，淬火的表面电荷无序的存在下，导致相当大的影响，在分布的多价抗衡离子在一个广泛的范围内的现实参数，通常在几个纳米的距离从带电表面。
2014-09-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Statics and Dynamics of Strongly Charged Soft Matter
软物质材料，例如聚合物、膜、蛋白质，通常是带电的。这使得它们具有水溶性，这在技术应用中非常重要，也是生物功能的先决条件。我们讨论了几个静态和动态系统，占主导地位的电荷效应。一类包括带相反电荷的物体之间的络合，例如带电荷的离子或带电荷的聚合物（如DNA）在不同几何形状的带相反电荷的基底上的吸附。第二类包括类似带电物体之间的有效相互作用。这里的主要主题是理解实验发现，相似和高电荷的机构相互吸引的存在下，多价抗衡离子。这是证明使用场理论的参数，以及蒙特卡罗模拟的情况下，两个均匀带电体。另一方面，真实的表面是波纹状的，并且还表现出调制的电荷分布，这对于静态特性（例如抗衡离子密度分布）是重要的，但是对于动态特性（例如抗衡离子迁移率）具有甚至更显著的后果。在强电场中用高度凝聚的带电系统获得更显著的动力学效应。同样，静电塌陷的高电荷聚合物在强电场中展开并取向。在这篇评论的最后，我们给出了一个非常简短的说明水在平面表面的行为，并证明使用从头计算方法，带相反电荷的基团之间的特定的相互作用引起离子的特定效果，最近已进入关注的焦点。
2005-09-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Virial expansion for charged colloids and electrolytes
使用场论的方法，我们推导出前几个系数的准确的低密度（“维里”）膨胀的二元混合物的正电荷和负电荷的硬球（两个组件的硬核等离子体，TCPHC）。我们的计算对于正离子和负离子的直径$d_+$和$d_-$以及电荷价态$q_+$和$q_-$是非微扰的。因此，我们的自由能和活性的系数的封闭形式的表达式可以用来处理稀盐溶液，其中通常$d_+ \sim d_-$和$q_+ \sim q_-$，以及胶体悬浮液，其中大离子和抗衡离子之间的大小和价态的差异可以是非常大的。我们展示了如何映射的TCPHC上的一个组成部分的硬核等离子体（OCPHC）在大尺寸和价比的胶体极限，在这种情况下，抗衡离子有效地形成一个中和背景。检测到与具有均匀刚性背景的标准OCPHC相当大的差异，这可以追溯到抗衡离子不能穿透胶体的事实。对于电解质溶液的情况下，我们展示了如何获得的阳离子和阴离子半径作为独立的参数从实验数据的活度系数。
2002-10-12 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
Charge inversion of colloids in an exactly solvable model
本文研究了一个长圆柱形刚性带电大离子在电荷比为+2/-1的电荷不对称电解质中的二维模型。该模型是可积的，它允许一个精确的分析测定的大离子的有效电荷，其特征在于在大的距离（相比于屏蔽长度）从大离子的静电势。在高库仑耦合下，该模型预测电荷反转：对于高度带负电荷的大离子，有效电荷可能变为正，表明二价抗衡离子对大离子的过度屏蔽。通过研究大离子附近的共离子和反离子的密度分布，我们发现反离子凝聚阈值的绝对值向较低的方向移动。这在电荷反转现象中起着重要作用。
2007-01-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Density-functional theory for attraction between like-charged plates
本文研究了两个带负电荷的宏观表面之间的相互作用。介绍了一种密度泛函的方法，除了通常的平均场相互作用，考虑到反离子的位置的相关性。在Debye-H{ü}ckel单组分等离子体理论的框架下，用加权密度代替均匀密度，导出了过剩自由能。总自由能的最小化产生的微离子的密度分布。压力计算和比较的模拟和积分方程理论的结果。我们发现，当两个平板之间的距离足够小，表面电荷密度大于一个阈值时，两个平板之间的相互作用变得吸引。
1999-04-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Charge Renormalization, Effective Interactions, and Thermodynamics of Deionized Colloidal Suspensions
电荷稳定的胶体悬浮液的热力学性质敏感地取决于大离子的有效电荷，其可以在强反离子-大离子缔合的情况下显著低于裸电荷。本文提出了一种电荷重整化理论，它将带电胶体的有效单组分模型与区分自由和缔合反离子的热判据相结合。该理论预测，以最小的计算工作量，高电荷胶体的去离子悬浮液的渗透压与原始模型的大规模模拟密切一致。
2008-09-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Ground state of two unlike charged colloids: An analogy with ionic bonding
本文研究了两个半径相同但裸电荷不对称的球形大离子（（Q_{A} > Q_{B}））的基态。系统的电中性由周围二价抗衡离子的存在来保证。利用分子动力学模拟的框架内的原始模型，我们表明，这样的系统的基态由一个过充电和欠充电的胶体。对于给定的大离子分离，这些电离样状态的稳定性是中和抗衡离子（N_{A}）和（N_{B}）的差（（\sqrt{N_{A}} - \sqrt{N_{B}}））的函数。此外，电离度，或等效地，过充电度，也由大离子的距离分离决定。与离子键的自然类比进行了简要讨论。
2001-09-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Electrophoretic Properties of Highly Charged Colloids: A Hybrid MD/LB Simulation Study
利用计算机模拟，在原始模型的框架下，研究了电解质溶液中带正电荷的胶体（大离子）的电泳运动。流体动力学的相互作用充分考虑到应用混合模拟方案，其中带电离子（即宏离子和电解质），通过分子动力学（MD）传播，耦合到格子玻尔兹曼（LB）流体。在最近的实验中显示，对于多价盐离子，迁移率$μ$最初随着电荷密度$σ$而增加，达到最大值，然后随着$σ$的进一步增加而降低。本工作的目的是阐明$μ$在高值$σ$的行为。即使对于单价微离子的情况，我们发现$σ$降低了$μ$。动态斯特恩层被定义为包括所有的抗衡离子与宏离子移动，同时受到外部电场。Stern层中抗衡离子的数量$q_0$是$σ$在高值时$μ$行为的关键参数。在这种情况下，迁移率$μ$主要取决于比率$q_0/Q$（其中$Q$是大离子的化合价）。先前关于双电层（EDL）的畸变随着$σ$的增加而增加导致$μ$的降低的论点对于高$σ$不成立。事实上，我们表明，EDL的变形随$σ$的增加而减小。从直接比较Langevin模拟的耦合到LB流体被关闭的水动力相互作用的作用推断。此外，系统与二价抗衡离子被认为是。在这种情况下，在$σ$的高值下，发现电荷反转的现象。
2006-12-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The Persistence Length of a Strongly Charged, Rod-like, Polyelectrolyte in the Presence of Salt
本文从理论上研究了在外加盐存在下，单根本征刚性链在曼宁凝聚阈值以上的持续长度。使用环路展开法，一致地计算配分函数，同时考虑到对平均场论的修正。在平均场近似下，再现了Odijk，Skolnick和Fixman的著名结果.在平均场之外，发现抗衡离子和热波动之间的密度相关性降低了链的刚度，表明高电荷链和多价抗衡离子的单体之间存在有效的吸引力。这种吸引力导致可能的机械不稳定性（崩溃），暗示DNA凝聚现象。此外，我们发现，更多的抗衡离子凝聚在轻微弯曲的构象的链比预测的曼宁模型的情况下，一个无限的圆柱体。最后，我们的结果与以前的模型和实验进行了比较。
2002-10-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Strong Coupling Electrostatics in the Presence of Dielectric Inhomogeneities
本文研究了两个有限厚度的同电荷薄膜在高介电常数介质中的强耦合相互作用。应用广义SC理论和广泛的蒙特卡罗模拟研究了该系统中多个介质不连续性引起的镜像电荷效应。这些影响导致强烈的反相拥挤在中心区域的表面间空间时，增加溶剂/膜的介电失配和改变膜的相互作用从吸引到排斥在小的分离。这些功能同意定量与SC理论在升高的耦合或介电失配的反离子周围的相关孔是大于中央反离子层的厚度。
2009-05-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Weak and Strong-Coupling Electrostatic Interactions between Asymmetrically Charged Planar Surfaces
我们用广泛的蒙特卡罗模拟比较了两个不对称带电平板之间反离子介导的静电相互作用的弱耦合和强耦合理论。分析结果在弱耦合和强耦合的限制比较出色的模拟在各自的制度的有效性。该系统显示出令人惊讶的丰富的结构，在表面之间的相互作用，以及在弱耦合和强耦合限制的行为的基本定性差异。
2009-05-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Like-charge attraction in a one-dimensional setting: the importance of being odd
从水泥凝聚到DNA凝聚，对具有长程力的系统进行适当的统计物理处理对于物理学，化学和生物学中的许多应用都很重要。我们在这里计算固定的带电荷的大分子之间的有效力，由带相反电荷的移动离子（抗衡离子）屏蔽。我们在一维配置中处理这个问题，这样可以进行有趣的讨论和推导精确的结果，并保持与本科课程兼容的数学难度水平。重点放在反直觉的，但基本的现象，像收费的吸引力，我们的治疗带来的第一次本科教学水平。平衡离子的数量的奇偶校验所示，发挥突出的作用，这揭示了在工作中的结合机制时，电荷相同的大分子吸引。
2018-01-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Manning condensation in two dimensions
我们考虑一个大离子被限制在一个圆柱形的细胞和中和相反电荷的抗衡离子。精确的结果得到了这个问题的二维版本，其中离子-离子和离子-宏离子相互作用的对数。特别是，反离子凝聚的阈值被发现是相同的平均场论预测。随着大离子电荷的进一步增加，发生了一系列单离子凝聚转变。我们的分析结果预计是准确的，在这些转变的附近，并在最近的蒙特卡罗模拟数据非常好的协议。
2005-09-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Strong coupling electrostatics for randomly charged surfaces: Antifragility and effective interactions
我们研究了介导的有效相互作用的强耦合库仑流体介导的电介质表面之间进行淬火，随机单极电荷具有相等的平均值和方差，无论是当库仑流体只由移动的多价反离子，当它由一个不对称的离子混合物含有多价和一价（盐）离子平衡与含水散装水库。我们分析的后果，遵循从表面电荷紊乱，介电和盐的图像效果之间的相互作用，和强的静电耦合，结果从多价抗衡离子的分布，这些离子和有效的相互作用压力，他们之间的表面调解。在一个介电均匀的系统中，我们表明，多价抗衡离子被吸引到一个奇异的，无序引起的潜在的表面上的方法，发散的表面，创建一个奇异的抗衡密度分布与代数发散的表面。这种效应驱使系统进入一种较低的热“无序”状态，这种状态可以用重整化温度来描述，因此表现出显着的反脆弱性。作用在表面上的相互作用压力通常显示出高度非单调的行为，作为表面间分离的函数，在小到中等分离处具有突出的吸引力。这种吸引力是直接由电荷无序和多价抗衡离子的强耦合静电的组合效应引起的，即使相对于平均表面电荷具有较小程度的表面电荷无序，这也可以是相当显著的。强耦合，无序诱导的吸引力通常远强于表面之间的范德华相互作用，特别是在几纳米的范围内的表面间分离。
2014-12-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Planar screening by charge polydisperse counterions
我们研究如何中和云的抗衡离子屏幕电场的均匀带电的平面膜板，当抗衡离子的特点是由分布的电荷（或价），$n(q)$。在非线性Poisson-Boltzmann理论的水平上，我们分析了单板和双板的情况。的（基本上是渐近的）预测成功地进行了比较，充分泊松-玻尔兹曼理论的数值解，但也蒙特卡罗模拟。具有最小价的反离子控制相互作用的长距离特征，并且可能定性地改变与经典的单分散情况有关的结果，其中所有反离子具有相同的电荷。重点放在连续分布$n(q)$，新的幂律可以证明，无论是离子密度或压力，在一个和两个板的情况下分别。我们表明，对于离散分布，更相关的实验，这些标度律坚持在一个中间，但可观察到的范围。此外，从实践的角度来看，连续$n(q)$行为的特征已经表现为具有相对少量组分的离散混合物。
2018-01-05 cond-mat.stat-mech
Image charges in spherical geometry: Application to colloidal systems
图像电荷的影响（即，诱导表面电荷的极化）及其对带电胶体系统的影响。我们研究分析和准确的一个单一的微离子与介质球相互作用，并讨论了一个平面界面的情况下的相似性和差异。通过广泛的蒙特卡罗（MC）模拟，我们研究的框架内的原始模型的图像电荷的双电层结构的影响。无盐环境以及盐溶液被认为是。本研究的一个显着发现是，无论反离子价态和盐含量如何，反离子密度最大值的位置（出现在中等表面电荷密度处）与在\textit{single} -反离子系统中获得的位置保持准相同。
2002-06-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Bound Pairs: Direct Evidence for Long-range Attraction between Like-Charged Colloids
我们报告的观察稳定的绑定对非常稀的去离子水悬浮液中的高电荷的聚苯乙烯胶体颗粒，与单价抗衡离子，使用共聚焦激光扫描显微镜。通过分析几千个时间序列的共焦图像记录深内部的散装悬浮液，我们发现，测量的对电位，U（r）具有长程吸引力的分量，阱深度大于热能。这些观测结果为同电荷胶体粒子U（r）的长程吸引的存在提供了直接而明确的证据。
2007-11-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Attraction Between Like-Charged Walls: Short-Ranged Simulations Using Local Molecular Field Theory
用局域分子场理论研究了由反离子介导的同电荷壁间的有效吸引。由LMF理论给出的“模拟系统”的蒙特卡罗模拟，在有效单粒子势中具有短程“库仑核”相互作用，并包含长程库仑相互作用的平均场平均值，提供了对该理论的直接测试，并且与Moreira和Netz [Eur. J.E8，33（2002）]。一个简单的，普遍适用的标准，以确定所需的一致性参数sigma_{min}的LMF理论的准确使用。
2006-07-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Surface Charge Doping for Ion-Pairing Criticality in Confined Electrolytes
Southern University of Science and Technology（南方科技大学）；Shenzhen Municipal Key-Lab for Advanced Quantum Materials and Devices, and Guangdong Provincial Key Lab for Computational Science and Materials Design, Southern University of Science and Technology（南方科技大学深圳市先进量子材料与器件重点实验室、广东省计算科学与材料设计重点实验室）
利用广义Debye-Hückel-Bjerrum理论，研究表面电荷如何通过掺杂可移动反离子改变准二维电解质中的离子配对临界性，并揭示其对热力学和动力学的影响。
2026-06-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Screening of a macroion by multivalent ions: A new boundary condition for Poisson-Boltzmann equation and charge inversion
被认为是一个大离子的多价抗衡离子的筛选。结果表明，离子在宏观离子表面形成强关联液体。这种液体的内聚能导致抗衡离子对表面的强烈额外吸引。远离表面，这种吸引力被考虑到一个新的边界条件的泊松-玻尔兹曼方程。对带电平面和长圆柱，用新的边界条件求解了该方程。对于圆柱体，Onsager-Manning理论失去了它的普适性，使得圆柱体的视电荷比他们的理论预测的要小，并且取决于其裸电荷。它也可以消失或改变符号。
1999-05-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Counterions between walls with surface charge modulations: Exact Poisson-Boltzmann solutions
Institute of Physics, Slovak Academy of Sciences（斯洛伐克科学院物理研究所）
本文通过精确求解泊松-玻尔兹曼方程，研究表面电荷调制对两平行壁间反离子系统压力的影响，发现调制可随距离增大或减小压力。
2026-09-23 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
Configurational and energy landscape in one-dimensional Coulomb systems
我们研究了一个一维库仑体系，其中两个带电胶体被一组点抗衡离子中和，具有整体中性。温度给定，两种情况下解决：胶体保持在固定的位置（正则系综），或对胶体的作用力是固定的（等压等温系综）。为了确定反离子的最佳排列方式，精确地计算出了相应的配分函数：在胶体之间的限制段中应该有多少个反离子？对于外部的剩余离子，是否存在左/右对称性击穿？我们的证据级联的过渡，作为系统的大小是不同的规范治疗，或作为压力增加的等压制剂。
2016-11-25 cond-mat.stat-mech
The role of counterions in ionic liquid crystals
以前的理论研究卡拉米蒂（即，棒状）离子液晶（ILC）基于有效的单物种模型导致层间距远大于介晶长度的新型近晶-A相的指示（即，液晶形成）离子。为了排除这种可能性，这广泛的近晶-A相仅仅是一个工件所造成的一个物种近似，我们调查的扩展，明确占阳离子和阴离子在ILC。通过巨正则蒙特卡罗模拟得到的结果表明，阳离子-阴离子体系的各向同性相和近晶A相之间的相变与前面研究中使用的有效单物种模型定性一致.特别地，对于具有中胚层的ILC（即，液晶形成物质）在其尖端携带带电位点，在低温和中间密度范围内，在各向同性和六方晶相之间形成宽近晶-A相。我们发现，在普通的近晶-A相的介晶的抗衡离子的空间分布是近似均匀的，而在宽的近晶-A相的小抗衡离子积累在近晶层之间。由于这种现象的宽近晶-A相可能是有趣的应用程序，其中铰链上的存在下的流动离子的电导率通道。
2020-10-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The effects of ionic valency and size asymmetry on counterion adsorption
School of Physics and Astronomy, Tel Aviv University（特拉维夫大学物理与天文学学院）；Center for Physics and Chemistry of Living Systems, Tel Aviv University（特拉维夫大学生物系统物理与化学中心）；School of Chemistry, Tel Aviv University（特拉维夫大学化学学院）；School of Physical Sciences and Kavli Institute for Theoretical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学与柯夫利理论科学研究所）；Wenzhou Institute, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学温州研究院）；CAS Key Laboratory of Soft Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所软物质物理重点实验室）
研究了溶剂和离子尺寸不对称对靠近带电表面的多价离子溶液平衡性质的影响，推导了广义Grahame方程，并分析了浓度分布随距离的变化，揭示了高表面电荷和大离子尺寸时溶液性质的饱和依赖关系。
2026-03-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Perspective: Coulomb fluids -- weak coupling, strong coupling, in between and beyond
我们提出了一个人的观点，特别强调大分子表面之间的相互作用，集中在弱和强耦合限制的库仑流体的统计力学的现状。这两个介绍了一个（原始）反离子只有系统中存在的宏观，均匀带电的边界，在那里他们可以系统地推导出来。稍后，我们将展示如何将这种形式主义可以推广到额外的特征长度尺度的情况下，引入新的耦合参数的问题。这些情况下，最值得注意的是包括不对称的离子混合物与单价和多价离子，耦合不同的带电表面，离子与内部电荷（多极）结构和有限的静态极化，弱和强耦合限制可以通过类比构建与反离子的情况下，并导致重要的新的见解，不能通过任何其他手段得出其属性。
2013-09-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
