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
Hydrophobic Interactions and Dewetting between Plates with Hydrophobic and Hydrophilic Domains
我们研究的分子动力学模拟的润湿/去湿过渡和板之间的距离，包含疏水性和亲水性颗粒的自由能的依赖关系。我们发现，去湿和疏水相互作用的强度是非常敏感的疏水和亲水域的分布。特别是，我们发现，板的特点是由一个大的域的疏水性网站诱导去湿过渡和有吸引力的溶剂诱导的相互作用。另一方面，疏水性和亲水性颗粒在板上的均匀分布防止去湿转变，并产生排斥性溶剂诱导的相互作用。我们还提出了一种Janus接口，其中一个板由疏水颗粒和其他亲水颗粒，显示板间间隙保持湿润，直到空间的限制，在小的分离喷射水分子的结果。结果表明，Cassie方程不能用于预测非均质平板的接触角临界脱湿距离。这些结果表明，具有强的大长度尺度疏水性的纳米级表面之间的疏水相互作用可以是高度合作的，因此他们反对在这些情况下不同表面域之间的疏水相互作用的加和性。这些发现与某些蛋白质-蛋白质相互作用有关，其中通常假设加和性。
2009-01-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
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
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
Nanorheology : an Investigation of the Boundary Condition at Hydrophobic and Hydrophilic Interfaces
已经表明，简单液体在固体表面上的流动可以违反所谓的无滑移边界条件。我们研究了极性液体，水和甘油，在Pyrex的亲水表面和疏水表面上的自组装单层的OTS（十八烷基三氯硅烷）Pyrex。我们使用的动态表面力装置（DSFA），它允许一个研究流动的两个表面之间的液体膜限制与纳米分辨率。无滑移边界条件被发现为亲水性表面上的两种流体。在疏水表面上发现显著的滑移，典型长度为100纳米。
2002-10-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Connecting water correlations, fluctuations, and wetting phenomena at hydrophobic and hydrophilic surfaces
我们用分子模拟的方法研究了从疏水到亲水的固体表面的横向水-水相关性与润湿现象之间的联系，在超疏水表面附近，这种相关性是长程的，系统跨越的，并且可以用毛细波理论很好地描述。随着地表水吸引力的增加，相关性被淬灭。在长程相关消失的临界引力处，垂直于表面的密度分布从S形变为层状，流体开始润湿表面。水和Lennard-Jones流体都显示了这种行为，突出了基础物理学的普遍性。
2014-09-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Liquid-liquid phase transition of water in hydrophobic and hydrophilic pores
在Gibbs系综下模拟了禁闭对水的液-液相变的影响。在沿着液体-蒸气共存曲线冷却时，受限水经由一级相变（如在本体中）或以依赖于孔亲水性的连续方式经历从正常水到强四面体水的转变。在所有的情况下，转变温度只是轻微移动的限制。这与实验观察到的限制对水的脆到强转变的温度的弱影响一致。
2006-06-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Microphase separation in oil-water mixtures containing hydrophilic and hydrophobic ions
我们发展了一种基于格子的蒙特卡罗模拟方法，能够处理带电混合物的介电异质性。使用这种方法，我们研究了含有拮抗盐的油水混合物，具有亲水性阳离子和疏水性阴离子。我们的模拟揭示了几个阶段与空间调制的溶剂组合物，其中的离子分配之间的富水和贫水区域根据其亲和力。除了最近观察到的层状相，我们发现管状，液滴，甚至gyroid相让人想起那些发现在嵌段共聚物和表面活性剂系统。有趣的是，这些结构源于离子介导的相互作用，其允许通过浓度、离子性质和温度来调节相行为。
2017-09-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Morphological changes of amphiphilic molecular assemblies induced by chemical reaction
采用粗粒度分子模拟方法研究了化学反应诱导的两亲性分子组装体的形状变化。考虑了亲水性和疏水性分子之间的结合反应。结果表明，反应诱导油滴通过双胞和具有盘状臂的囊泡转化为管状囊泡。盘状臂闭合成囊泡，随后融合成管状囊泡。在化学反应下，双胞到囊泡的转变发生在比不存在疏水分子时更小的尺寸。据透露，这种转变的增强是由于嵌入的疏水颗粒，降低膜的弯曲刚度。
2014-11-21 cond-mat.soft
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
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
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
Amphiphilic co-polymer network gel films based on tetra-poly(ethylene glycol) and tetra-poly(ε-caprolactone)
为了允许亲水性和疏水性物质的同时运输，具有精细分布的亲水性和疏水性组分的聚合物网络是非常合适的。在设计新的软质材料（如涂层）时，除了体积相的结构外，界面处的结构也起着关键作用。在这项研究中，两个交替的四臂星形聚合物聚（ε-己内酯）（四-PCL-Ox）和氨基封端的聚（乙二醇）（四-PEG-NH 2）形成一个两亲性共聚物网络。它们作为一个模型系统，用于控制和理解的结构-性能关系的界面上的ACN凝胶。将描述凝胶膜的不同合成策略与其所得性质之间的相关性。通过各种旋涂技术，可实现对膜厚度和粗糙度的控制，并突出显示与宏观凝胶样品的差异。原子力显微镜（AFM）测量揭示了不同极性的溶剂对溶胀能力和表面结构的影响。这与ACN凝胶膜上的机械性能的AFM调查相关，证明了对所得弹性模量E的强烈影响，这取决于合成过程中良溶剂的存在或不存在。此外，与非选择性溶剂甲苯相比，在选择性溶剂水的存在下获得更高的E模量。这一观察结果是通过显示不同的疏水性的四臂星形聚合物的选择性溶胀来解释的。
2022-04-19 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
Solid adsorption: the missing mechanism for surfactant contact lines -- a phase-field approach
KTH Royal Institute of Technology（瑞典皇家理工学院）；Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）
通过热力学一致的相场模型，纳入固体壁面吸附，解释了表面活性剂接触线动力学中亲水性增强的实验趋势，弥补了现有预测模型的缺失机制。
2026-06-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Dissolution Dynamics of a Binary Switchable Hydrophilicty Solvent -- Polymer Drop into an Acidic Aqueous Phase
可转换亲水性溶剂（SHS）是由当与酸性触发剂如$CO_2$接触时其从其疏水形式转换为亲水形式的能力定义的溶剂。因此，在工业溶剂萃取过程中，SHS有资格作为挥发性有机化合物的有前途的替代品，因为可以应用更绿色和廉价的方法来分离和回收SHS。此外，由于其挥发性较低，SHS不太易燃，因此增加了大规模提取过程的安全性。在这项工作中，我们研究了在溶解过程中的SHS和聚合物组成的液滴，在周围的水环境中的酸触发的动力学和在滴相分离。从70个不同的实验条件下，我们发现了液滴溶解时间和初始体积之间的标度关系，总的标度系数$\sim$ 0.53。我们定量评估并发现较短的溶解时间与水相pH值的降低或液滴中初始聚合物浓度的增加有关。在溶解过程中检查液滴的内部状态揭示了液滴内相分离行为，导致最终聚合物颗粒的多孔形态。我们的实验结果提供了从液滴的SHS溶解过程的微观视图，研究结果可能有助于设计SHS从乳液中形成颗粒的提取过程。
2022-10-26 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
Probing temperature-responsivity of microgels and its interplay with a solid surface by superresolution microscopy and numerical simulations
超分辨显微镜已成为在纳米尺度上研究复杂胶体和聚合物体系（如微凝胶）内部结构的有力工具。原位监测微凝胶对温度变化的反应的能力为设计和精确控制其在各种应用中的行为开辟了新的和令人兴奋的机会。在进行先进的显微镜实验时，颗粒与环境之间的相互作用可能很重要。通常微凝胶沉积在基底上，因为它们在实验期间必须保持静止几分钟。本研究使用dSTORM显微镜和先进的粗粒度分子动力学模拟调查，第一次，如何个别微凝胶锚定在亲水性和疏水性表面进行体积相变的温度。我们发现，在亲水性基板的存在下，微凝胶的结构是不受干扰的，所得到的密度分布定量地同意在散装条件下进行的模拟。相反，当使用疏水表面时，微凝胶在界面处扩散，并且两种疏水强度之间的有趣竞争-单体-单体与单体-表面-在高温下发挥作用。实验和模拟之间的显着的协议，使本研究的基本步骤，建立这种高分辨率的监测技术作为一个平台，用于调查更复杂的复杂系统，这些无论是大分子具有特殊的内部结构或纳米复合物，其中感兴趣的分子可以封装在微凝胶网络和可控释放的温度。
2023-01-08 cond-mat.soft
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
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
Hydrophobic Polyelectrolytes in Better Polar Solvent. Structure and Chain Conformation as seen by Saxs and Sans
在本文中，我们证明了溶剂质量的影响上的半稀溶液的疏水性，部分磺化聚苯乙烯磺酸盐的结构。使用两种溶剂：（i）水和有机溶剂的混合物：THF，其也是轻微极性的;（ii）DMSO，极性有机溶剂。在情况（i）中，SAXS研究表明，疏水性水溶液（PSS）的结构-即从所有链的散射，其特征在于最大值（“散射峰”）取决于通过有机溶剂THF的添加量的溶剂质量。当磺化速率较低时（更疏水的磺化），这种依赖性更明显。有人提出，当THF被添加，链构象演变从珍珠项链形状已经在纯水中报道，在纯水中的构象完全磺化PSS，这是字符串一样，也如先前报道的。相反地，对于亲水性聚合物AMAMPS，在水溶液中添加THF时不发生析出。在情况（ii）中，SANS研究直接表明，当PSS溶解在有机极性溶剂如DMSO中时，PSS可以表现为经典的亲溶剂性溶剂：结构（总散射）以及形状因子（通过SANS使用零平均对比度方法测量的单链散射）与电荷含量无关，与曼宁凝聚一致，并且与纯水中完全带电的PSS链的一个相同，其在半稀释状态下具有经典的双折射行为。
2010-01-13 cond-mat.soft
The structure of the free energy surface of coarse-grained off-lattice protein models
我们已经进行了多正则模拟的疏水-亲水的杂聚物与一个简单有效的，粗粒度的离格模型研究的结构和拓扑结构的能量表面。多规范方法对整个崎岖的能量景观进行采样，特别是低能量部分，使人们能够更好地理解关键行为并可视化所考虑的蛋白质模型的折叠途径。
2007-03-23 cond-mat.soft
Self-Assembly in Mixtures of Amphiphilic Polymers and Surfactants
我们提出了一个两亲聚合物和两亲小分子（表面活性剂）在稀水溶液中的联合自组装模型。假定聚合物由亲水性主链和大量疏水性侧基组成。优选的表面活性剂结合到疏水微区沿聚合物诱导结合的表面活性剂之间的有效吸引力。这导致取决于单个物理参数ε的两种不同的结合方式，ε表示表面活性剂-聚合物亲和力和聚合物疏水性之间的比率。对于小的ε，结合是非合作的，而对于大的ε，在明确定义的临界聚集浓度下，结合变得强合作。我们的研究结果是一致的观察不同的实验系统。
1998-04-07 cond-mat.soft physics.chem-ph
Structure and thermodynamics of supported lipid membranes on hydrophobic van der Waals surfaces
本研究利用控温原子力显微镜分析了磷脂酰胆碱单层在石墨和六方氮化硼等疏水范德华晶体上的吸附，发现其取向依赖浓度且转变温度显著高于亲水基底，为新型药物递送和生物传感设备应用提供了重要参考。
2024-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.bio-ph
Reversible Pore Gating in Aqueous Mixtures via External Potential
我们研究理论上多孔膜在含水混合物。我们发现，大的膜孔可以可逆地门控从“关”（共溶剂丰富，离子和其他溶质的不良导体）到“开”（水丰富，良好的导体）状态的外部电位。用于切换的转变电压或电荷取决于膜的亲水性/疏水性、盐含量、盐离子的优先溶剂化和温度。这些参数还确定填充过渡是突然的还是渐进的。
2016-05-30 cond-mat.soft
Micellisation vs aggregation in dilute solutions of amphiphilic heteropolymers
在最近涉及PNIPAM共聚物的实验中，已经观察到稳定的球形纳米颗粒是通过在不良水溶液中的几个链的缔合而不是聚集形成的。这种类型的介观结构称为介观分子，具有极其单分散的尺寸分布。以前，我们已经研究了理论上形成的集群组成的几个链在稀溶液中的两亲性杂聚物。我们已经看到，介晶通常具有基本上为胶束的结构。在目前的工作中，我们认为，形成的mesiculules是强烈的序列和浓度依赖。特别地，通过格点蒙特卡罗模拟，我们考虑由一些三块序列和它们的某些突变形成的结构。对于由两个亲水末端和一个疏水中间组成的序列，所得颗粒的尺寸分布相当窄，即形成介孔分子。然而，在具有两个疏水末端和一个亲水中间的序列的情况下，一种新型结构似乎是普遍的。它们由亲水桥相互连接的小分子组成。显然，在增加浓度时，这些网络结构将发挥重要作用，导致凝胶状行为的快速发生。
2001-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Why can a hydrophilic polyelectrolyte precipitate and redissolve below the critical micelle concentration of an oppositely-charged surfactant ?
本研究通过平均场理论解析，揭示了聚电解质在低于CMC的相反电荷表面活性剂下发生再入凝聚的机制，强调静电吸附与最小耦合能的关键作用。
2024-11-10 cond-mat.soft
Optimizing fog harvesting by biomimicry
受Stenocara甲虫的启发，我们研究了一个理想的平坦表面组成的一个规则的阵列的亲水性圆形补丁在疏水性矩阵上的倾斜$α$相对于水平。基于在Bond数中的一阶Laplace-Young方程的精确解，对于亲水和疏水接触角的合适范围，对于倾斜角如$45^{\circ}$或$90^\circ$，表面的液体储存容量作为贴片半径的函数被最大化。结果发现，最佳半径同样可以防止从顶部的补丁和溢出底部的去湿。这些理论的考虑进行了验证的玻璃/十八烷基三氯硅烷（OTS）系统，涉及不同的补丁大小和不同的倾角的几个实验。在一个简单的动力学模型中，考虑到通量的雾到表面上或冷凝在适当冷却的表面上，我们发现，最大收获的条件同意的最大静态存储。该方法可以被开发用于液滴存储和液滴运输应用，例如集水系统。
2022-03-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
