Simple models for the trapping of charged particles and macromolecules by diffusiophoresis in salt gradients
University of Surrey（萨里大学）；STFC Daresbury Laboratory（STFC达尔斯伯里实验室）
该研究提出简单模型，揭示盐梯度中带电粒子和大分子的捕获机制及稳态下的数密度与盐浓度的关系。
2025-12-08 cond-mat.soft
Active dynamics of charged macromolecules
本研究通过酶与大分子的活性结合引入活性耦合，发现其产生新的标度区间并增强有效扩散率，推导出扩散常数闭合表达式，有助于光散射数据分析。
2024-05-22 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Beyond uniform screening: electrostatic heterogeneity dictates solution structure of complex macromolecules
Lund University（隆德大学）；University of Copenhagen（哥本哈根大学）；CNR Institute of Complex Systems, Uos Sapienza（意大利国家研究委员会复杂系统研究所，萨皮恩扎小组）；Department of Physics, Sapienza University of Rome（罗马萨皮恩扎大学物理系）；Institute of Theoretical Physics, Faculty of Physics, University of Warsaw（华沙大学物理学院理论物理研究所）；Institute of Physical Chemistry, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理化学研究所）；LINXS Institute of Advanced Neutron and X-ray Science, Lund University（隆德大学LINXS高级中子和X射线科学研究所）
本文通过多尺度粗粒化策略研究单克隆抗体的溶液结构，发现电荷异质性对结构和热力学性质有显著影响，传统方法无法准确捕捉这一特性。
2026-01-13 cond-mat.soft physics.bio-ph
Insights into the mechanisms of electromediated gene delivery and application to the loading of giant vesicles with negatively charged macromolecules
我们目前的实验结果，关于电转移到磷脂酰胆碱巨单层囊泡（GUV）的质粒DNA。我们的观察表明，直接进入是电转移的主要机制。定量分析的DNA浓度增量内的GUV也进行，我们发现，我们的实验数据是非常好的描述了一个简单的理论模型，其中DNA进入主要是由电泳驱动。我们的理论框架允许作为电场参数的函数的转移的DNA的量的预测，并且因此为以高效率不仅将DNA而且将任何带负电荷的大分子包封到GUV中的新方法铺平了道路。
2011-02-03 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
Nonlinear Screening and Effective Interactions in Charged Colloids
用响应理论描述了非线性屏蔽对带电胶体中球形大离子有效相互作用的影响。非线性筛选，除了产生有效的多体相互作用，是必要的修正对潜在的和单体体积能量。数值结果表明，非线性效应可以大大修改有效的相互作用和热力学的水，低盐悬浮液的高电荷大离子。
2001-10-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Ions in mixed dielectric solvents: density profiles and osmotic pressure between charged interfaces
带电大分子之间的力，通常以渗透压的形式给出，受到中间离子溶液的高度影响。虽然在大多数理论研究中的解决方案被视为一个均匀的无结构的介电介质，最近的实验研究得出结论，对于由两种溶剂（二元混合物），带电的大分子之间的渗透压的洗澡溶液的二元溶剂组合物的影响。通过添加本地溶剂组合物项的自由能，我们得到了一个一般的表达式的渗透压，在平面几何形状和平均场框架内。增加的效果是由于渗透性的不均匀性和非静电离子和溶剂之间的短程相互作用（优先溶剂化）。这种效应在小距离处最明显，并导致1- 2nm量级的大分子分离的渗透压降低。此外，它导致从带电的大分子（建模为平面界面）的两种溶剂之一的耗尽。最后，通过理论计算与实验结果的比较，提出了一种基于优先溶剂化作用的DNA溶液渗透压实验解释。
2009-04-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
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
Nonlinear screening and gas-liquid separation in suspensions of charged colloids
利用多中心非线性Poisson-Boltzmann理论计算了1：1电解质中带电胶体球的相图（价态$Z$和半径$a$）。我们的理论考虑到电荷重整化的胶体相互作用和体积项，由于多体效应。对于小到Z=1和大到$10^4$的化合价，我们发现在$Z\lB/a\gtrsim24\pm1$提供的胶体盐相图中存在气-液调幅不稳定性，其中$\lB$是Bjerrum长度。
2006-11-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Macroion correlation effects in electrostatic screening and thermodynamics of highly charged colloids
本文用平均场论和原始模型计算机模拟研究了大离子关联对高电荷胶体悬浮体系热力学的影响。我们提出了一种简单的方法，将宏离子关联纳入平均场论，作为Trizac和Levin [Phys. Rev. E { \bf 69}，031403（2004）]的重整化Jeldom模型的扩展。从我们的平均场方法中提取的有效屏蔽参数，然后使用在一个单组分模型与宏离子通过Yukawa势相互作用来预测宏离子分布。我们发现，包括大离子相关性导致较弱的筛选，因此较小的有效大离子电荷和较低的渗透压的胶体分散体相比，其他平均场模型。这一结果是支持的原始模型模拟和实验的低盐制度，其中的大离子的相关性预计是显着的带电大离子的比较。
2006-08-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Columnar versus smectic order in systems of charged colloidal rods
本文研究了单分散、刚性、带电杆体系中非均匀液晶态的稳定性。通过对带电棒在强非线性状态下的Onsager自由能的分岔分析，研究了向列-近晶和向列-柱状不稳定性随德拜屏蔽长度的变化.虽然向列相-近晶相转变清楚地预先emits的向列相-柱状一个在政权的强屏蔽显着的稳定性的六方柱秩序观察到在较大的屏蔽长度。基于汤川模型的布朗动力学计算机模拟结果证实了理论结果。我们的研究结果连接到烟草花叶病毒棒的实验，特别是，但可能是相关的软棒状介晶在强外部定向领域一般。
2007-03-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The interplay between screening properties and colloid anisotropy: towards a reliable pair potential for disc-like charged particles
本文详细研究了高电荷圆盘（粘土片）在电解质中的静电势。相应的非线性Poisson-Boltzmann（PB）方程数值求解，我们表明，远场的行为（相关的胶体在稀悬浮液中的相互作用）正是线性PB理论内获得的，与表面边界条件的均匀电位。后者的线性问题是解决了一个新的半解析方法和潜在的振幅（量化的有效电荷）和潜在的各向异性密切符合PB和线性PB内，提供光盘裸电荷是足够高的。这种各向异性在所有尺度上都保持不变;它被编码成一个函数，这个函数可能会根据圆盘所处的方位角而在几个数量级上变化。结果允许构建一个对潜在的磁盘相互作用，这是强烈的取向依赖。
2004-07-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Limiting Spurious Flow in Simulations of Electrokinetic Phenomena
电动传输现象可以强烈影响溶液中大分子和胶体颗粒的行为，其应用例如，通过纳米孔的DNA易位，纳米胶囊中的电渗流，以及带电大分子的电泳。数值模拟是研究这些电动现象的重要工具，但经常受到寄生通量和寄生流的困扰，这些通量和流很容易超过物理通量和流。在这里，我们提出了一种方法，减少这些杂散电流，杂散流量，由几个数量级。我们证明了我们的方法的有效性和通用性，电动晶格玻尔兹曼和有限元方法为基础的算法，通过模拟带电球在电解质溶液中，并流过纳米孔。我们还表明，以前的尝试，以抑制这些杂散电流引入其他来源的错误。
2016-04-07 cond-mat.soft
Effect of Size Polydispersity on Melting of Charged Colloidal Systems
我们引入简单的汤川势公式来描述带电胶体体系中的尺寸多分散性效应和大离子屏蔽效应。采用基于分子动力学模拟的Lindemann判据对固液相边界进行了描述。与Robbins-Kremer-Grest模拟结果相比，在小的$λ$下，熔化线出现了偏差，这意味着大的宏观离子屏蔽长度。这种相边界的偏离与全多体相互作用下的非线性Poisson-Boltzmann方程的模拟结果定性一致。发现这种固液相行为的偏差对筛选参数敏感。
2006-03-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Screening of ion-ion correlations in electrolyte solutions adsorbed in charged disordered matrices: Application of replica Ornstein-Zernike equations
将吸附在带电无序基质中的电解质的复制品Ornstein-Zernike方程应用于模型，其中两个子系统由携带单个（正或负）电荷的点组成。虽然整个系统是电中性的，但每个子系统都有净电荷。本研究的结果进行了比较与先前获得的，在这样一个系统中的相互作用被认为是相同的情况下的电中性子系统。
2021-10-09 cond-mat.soft
Anisotropic electrostatic screening of charged colloids in nematic solvents
各向异性带电胶体的物理行为由其材料介电各向异性决定，影响胶体自组装，生物功能甚至失衡行为。然而，人们对各向异性静电屏蔽知之甚少，而静电屏蔽是这种软材料或生物材料中所有静电有效相互作用的基础。在这项工作中，我们证明了各向异性的静电屏蔽带电胶体粒子在电解质中。我们表明，材料的各向异性行为显着不同的粒子各向异性：静电势和对相互作用衰减与各向异性德拜屏蔽长度，对比各向同性电解质的恒定屏蔽长度。在一个实验模型系统中，电荷的饺子形近球形胶体粒子在介质中被用来探索各向异性屏蔽的影响，展示竞争的各向异性弹性和静电有效对相互作用的胶体表面电荷可调从中性到高，产生粒子分离的亚稳态。总的来说，我们的工作有助于理解各向异性介质中的静电屏蔽。
2021-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.chem-ph
Glass-Transition Properties from Hard Spheres to Charged Point Particles
玻璃化转变的影响，在三维的单和双汤川势的全范围的控制参数。当屏蔽参数为零时，得到了单组分等离子体的极限;当屏蔽参数较大且耦合强度较高时，玻璃化转变性质向硬球系统过渡。在这两个极限之间，整个过渡图可以用解析函数来描述。与其他势不同的是，Yukawa势的玻璃化转变线和熔化线在控制参数空间中遵循移动的但在其他方面相同的曲线。
2014-01-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Equation of State of Charged Rod Dispersions
本文通过将SLO理论的有效直径引入标度粒子理论，推导带电硬球柱体分散体系的自由体积分数和渗透压表达式，并与蒙特卡洛模拟对比，验证了该方法在德拜长度较小且电荷密度较高时的准确性。
2023-09-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Screening of a charged particle by multivalent counterions in salty water: Giant charge inversion
被认为是一个大离子，如带电的固体颗粒，带电的膜，双螺旋DNA或肌动蛋白的多价抗衡离子的筛选。小的胶体颗粒、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。由于在大离子表面的强横向排斥，这样的多价抗衡离子形成强关联液体，具有类似于Wigner晶体的短程有序。这些相关性产生了多价抗衡离子与大离子表面的额外结合，结合能大于$k_BT$。因此，即使对于溶液中中等浓度的多价抗衡离子，它们在大离子表面的总电荷在绝对值上也超过裸大离子电荷。因此，大离子的净电荷反转其符号。在高浓度的一价盐存在下，反转电荷的绝对值可以大于裸电荷。这种巨大的电荷反转可以通过电泳或直接计数多价反离子来观察。
2000-05-15 cond-mat.soft
Polyelectrolyte and polyampholyte effects in synthetic and biological macromolecules
涉及聚阴离子的静电相互作用的性质调节合成和生物大分子的性质。虽然几十年来一直在深入研究，但许多长度尺度的相互作用阻碍了一些基本问题的完全解决，例如静电持久长度（$l_e$）如何随离子强度（$I$）而变化。在这篇综述中，我们描述了聚电解质（PAs）和聚两性电解质（PAs），这是聚合物的单体具有随机分布的相反电荷的某些特性。在回顾了当前对$l_e$对$I$的依赖性的理论认识之后，我们提出了符合两种不同行为的实验数据。对于RNA和DNA，发现$l_e \sim I^{-1}$，而对于某些蛋白质和其他聚电解质$l_e \sim i^{-1/2}$。一个标度型理论，它描绘了电荷相关性和纯的PAs的形状，是有效的盐浓度在很宽的范围内的影响。我们还使用理论和模拟来论证PA（具有足够小以诱导小球形成的净电荷）和PE（与RNA折叠相关）的崩溃动力学的不同阶段是相似的。在这两种情况下，主要的初始构象变化涉及亚稳态珍珠项链结构的形成。在粗化过程中，大的团簇（珍珠）通过一个让人想起Lifshitz-Slyozov机制的过程以较小的团簇为代价生长。最后，最近关于单链DNA和PE拉伸的理论和单分子实验进一步揭示了带电大分子的复杂行为。该调查仅限于极少数主题，显示了在广泛的学科中的反作用的重要性。
2011-03-09 cond-mat.soft
The polydisperse cell model: Non-linear screening and charge renormalization in colloidal mixtures
我们提出了一个模型的重正化电荷和高电荷胶体颗粒的混合物的渗透性能的计算。该模型是由Alexander及其合作者（J.Chem.Phys.80，5776（1984））引入的细胞模型和电荷重整化概念的推广。总溶液被分配到与混合物中的组分一样多的不同细胞中。这些细胞的半径确定自相一致的一组给定的参数，从解决方案的非线性泊松-玻尔兹曼方程与适当的边界条件。这推广了亚历山大的模型，其中（唯一的）维格纳-塞茨细胞半径是固定的胶体包装分数。我们通过考虑具有相同电荷符号的胶体的二元混合物来说明该技术。该模型可以在线性理论水平上计算高电荷胶体混合物的热力学性质，同时考虑非线性屏蔽的影响。
2008-02-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Density-dependent interactions and structure of charged colloidal dispersions in the weak screening regime
我们确定的电荷稳定的胶体悬浮液的结构，在低离子强度在一个扩展的范围内的颗粒体积分数使用光和小角中子散射实验相结合。在一个单组分模型的胶体悬浮液的结构因子随浓度的变化进行了分析。我们发现，所观察到的结构行为对应于一个非单调的密度依赖的胶体有效电荷和平均粒子间的相互作用能。我们的研究结果证实了类似的观察从原始模型计算机模拟无盐胶体悬浮液。
2008-04-10 cond-mat.soft
Effective shape and phase behaviour of short charged rods
我们明确地计算了取向相关的第二维里系数的短带电棒在电解质溶剂中，假设棒棒相互作用是一个成对的总和的硬核和节段屏蔽库仑排斥。从平行和各向同性平均的第二维里系数，我们计算的有效长度和直径的杆，收费和屏蔽长度，变化超过几个数量级。使用这些有效的尺寸，我们确定的相图，在那里我们区分一个低电荷和强屏蔽制度的液晶结晶和近晶相，和一个高电荷和弱屏蔽制度与塑性晶体相的相图。
2008-12-18 cond-mat.soft
Strong screening in the plum pudding model
我们研究了一个广义的汤姆逊问题，出现在几个凝聚态的设置：相同的点电荷粒子可以渗透到一个均匀带电的球体内，与全球电中性。重点是在大库仑耦合的标度律，从平均场行为的偏差，结合蒙特卡罗模拟和分析处理内的准本地化的电荷近似，它提供了可靠的预测。我们还发现了由离子相关性驱动的局部过充电现象。
2011-04-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Tuning the collapse transition of weakly charged polymers by ion-specific screening and adsorption
实验观察到的弱电荷聚合物的溶胀和塌陷响应，以添加特定的盐显示相当复杂的行为，是不容易归类。在这里，我们使用一个最小的隐式溶剂/显式盐模拟模型，重点是离子和一个单一的弱电荷的离子之间的相互作用，定性地解释所观察到的效果。特别是，我们证明了离子特异性筛选和桥接效应在低盐浓度下导致崩溃，而相同的强离子特异性直接相互作用在高浓度下驱动再入溶胀。与实验一致，观察到一个明显的盐浓度，在该浓度下，阴离子的盐析能力从逆Hofmeister级数反转为正Hofmeister级数。在这个所谓的“等层点”，离子特定效应消失。此外，通过附加的简化假设，建立了一个与模拟结果定量吻合的坍缩跃迁的离子特异性平均场模型。我们的工作证明了带电聚合物的结构行为对特定盐的加入的敏感性，这将有助于进一步指导实验。
2018-08-10 cond-mat.soft physics.chem-ph
Screening of heterogeneous surfaces: charge renormalization of Janus particles
根据表面电荷的模式分解，发展了非均匀带电球体的非线性离子屏蔽理论。由此产生的静电势的远场分析导致电荷重整化从纯单极到偶极、四极等的自然推广，包括模式耦合。我们的新方案一般适用于大类的表面异质性，并明确适用于这里的Janus领域与不同的收费上，下半球，揭示了强大的重整化效应的所有多极。
2009-12-17 cond-mat.soft
Surface charge relaxation and the pearling instability of charged surfactant tubes
在DMPC $-$ POPG和DPPC $-$ POPG表面活性剂二元混合物的流体单分子层坍塌过程中，观察到了表面活性剂双层管的珠状不稳定性。我们认为，它具有相同的物理下的双层表面张力的大小是由带电的表面活性剂之间的静电相互作用的作用下，著名的罗利不稳定性。本文计算了电子管变形为珍珠状结构过程中电荷分子的弛豫。我们发现的功能上的屏蔽长度$κ^{-1}$的弛豫能的依赖明确。松弛效应降低了将管弯曲成珍珠状的成本，使得圆柱形管甚至更不稳定。我们知道，对于弱屏蔽的情况下，管半径小于屏蔽长度的解决方案，这种弛豫效应是重要的。然而，对于强屏蔽的情况，它可以忽略不计。就上述实验而言，情况是微不足道的。在这种情况下，我们表明这种弛豫效应仍然很小。它对总静电能的贡献小于20%。
2004-09-02 cond-mat.soft
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
How to model the interaction of charged Janus particles
我们分析了带电Janus粒子的相互作用，包括屏蔽效应。显式相互作用映射通过一个可变的数量$n$的系统生成的张量，反映了潜在的角度依赖性通过最小二乘法。对于$n = 2$，我们表明，相互作用是等价的，以前所描述的模型Erdmann，Kröger和赫斯（EKH）。有趣的是，这种映射无法捕捉到小筛选长度的相互作用的微妙之处。相反，必须使用更大数量的张量。我们发现，Janus型相互作用的特点起着重要的作用的聚集行为。通过蒙特卡罗模拟，我们获得了$n = 2$和$36$的$13$颗粒大小以及屏蔽长度$κ^{-1} = 0.1$和$1.0$的簇结构。的屏蔽长度的影响进行了分析和结构进行比较的结果为静电型电位和多极扩展Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek（DLVO）理论。我们发现，一个偶极类势（EKH或偶极DLVO近似）是不能够充分再现的潜力的各向异性效应。相反，必须使用更高阶的展开来获得与高达$N = 8$颗粒的实验结果相同的簇结构。由此产生的最小能量集群相比，那些粘性硬球系统。Janus粒子与短程屏蔽相互作用类似于粘性硬球集群的所有考虑的粒子数，而对于远程屏蔽，即使是非常小的集群结构不同。
2016-07-20 cond-mat.soft
Variational theory for a single polyelectrolyte chain revisited
我们重新考虑静电贡献的持久性长度，$\ell_e$，一个单一的，无限长的带电聚合物中存在的筛选。采用高斯变分法，以$\ell_e$作为唯一的变分参数。对于弱电荷和柔性链，褶皱发生在小的长度尺度，因为构象波动克服静电排斥。静电持续长度取决于屏蔽长度的平方，$\ell_e\simκ^{-2}$，正如Khokhlov和Khachaturian首先通过将Odijk-Skolnick-Fixman（OSF）理论应用于一串皱巴巴的斑点而论证的那样。我们比较我们的方法，以前的理论工作（包括变分配方），并表明，结果$\ell_e\simκ^{-1}$发现几位作者来自不正确的使用在小的长度尺度的截止。对于高度带电和刚性链，皱不发生，在这里，我们恢复OSF的结果和验证微扰计算轻微弯曲杆。
2004-06-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Non-mean-field screening by multivalent counterions
由于多价反离子在大离子表面形成强关联液体（SCL），因此用平均场Poisson-Boltzmann（PB）理论不能描述强电荷大离子被其多价反离子屏蔽的过程。据预测，一个遥远的反极化SCL，就好像它是一个金属表面，并创建一个静电图像。图像的吸引势能是为什么抗衡离子的电荷密度随着离带电表面的距离比PB理论更快地减小的原因。用蒙特卡罗方法求出了巨离子周围的平衡态分布，证实了镜像势能的存在。它还表明，由于SCL，$-2ξ$的负屏蔽长度，有效的金属表面实际上是由$|ξ|$以上的SCL。
2009-03-21 cond-mat.soft
Electrostatic correlations in inhomogeneous charged fluids beyond loop expansion
本文用静电自洽理论研究了非均匀对称电解质中的静电关联效应。Netz和H.奥兰J. E 11，301（2003））。为了这个目的，我们介绍了两种计算方法，允许解决SC方程以外的循环扩展。这两种方法都可以处理的情况下，介电不连续的边界的单回路理论是已知的失败。通过将从这些方案获得的理论结果与我们在中性单电介质界面处运行的离子的MC模拟结果以及先前的带电界面的MC数据进行比较，我们首先表明弱耦合（WC）Debye-Huckel（DH）理论在体离子密度rhob=0.01 M之前仍然定量准确，而SC理论在rhob= 0.2M时表现出良好的定量精度。然后，我们从微扰SC格式导出了介电均匀带电表面周围非对称分区盐体系的单圈理论。结果表明，相关效应起源于这些系统从盐屏蔽损失之间的竞争，在界面上驱动的离子的散装区域，和界面的countershielding过剩吸引他们向表面。在弱表面电荷的情况下，界面盐屏蔽损失是主要的影响。因此，相关性降低了共离子和反离子的MF密度。随着表面电荷的增加，表面吸引的反离子屏蔽过剩开始占主导地位，相关效应放大这两种类型的离子的MF密度。我们还表明，在一个特征值的静电耦合参数，静电相关的结果在电荷反转效应。
2012-06-25 cond-mat.soft
Screening of hydrodynamic interactions for polyelectrolytes in salt solution
我们提供的数值证据表明，水动力相互作用筛选的带电聚合物在盐溶液中的时间尺度低于齐姆时间。在非常短的时间内，观察到流体动力学行为的交叉。我们的结论是从广泛的粗粒度的计算机模拟聚电解质在明确的溶剂和明确的盐，并讨论了分析参数的基础上德拜-许克尔近似。
2008-09-30 cond-mat.soft
Exact expressions for the mobility and electrophoretic mobility of a weakly charged sphere in a simple electrolyte
我们提出了（渐近）的精确表达式的迁移率和电泳迁移率的弱电荷的球形粒子在$1:1$电解质溶液。这是通过解析求解关于电场和非电力的控制电势和流体流动的电和流体动力学方程来完成的。由此产生的公式是繁琐的，但完全明确和琐碎的计算。在粒子非常小的情况下，与德拜屏蔽长度相比，（$R \ll r_D$）我们的结果再现了经典Debye和Onsager理论的适当极限，而在非常大的粒子情况下（$R \gg r_D$）我们恢复了Levich（1958）发现的非单调电荷依赖性以及Long，Viovy和Ajdari（1996）给出的标度估计，同时添加之前未知的系数和校正。我们的解决方案的主要适用性条件是在这个意义上，筛选保持线性的电荷小。
2014-01-21 cond-mat.soft
Solving the Poisson-Boltzmann Equation to Obtain Interaction Energies Between Confined, Like-charged Cylinders
数值求解了两个平行带电平板约束的两个圆柱体的非线性Poisson-Boltzmann方程。圆柱体对电势的排斥性双电层分量通过限制在带相同电荷的板之间而显著减小。虽然有效的圆柱表面电荷增加的限制，有效的相互作用屏蔽长度减少，这种效果是占主导地位的，使排斥性限制圆柱-圆柱相互作用的潜力减少。
1998-09-14 cond-mat.soft
Poisson-Boltzmann Theory of Charged Colloids: Limits of the Cell Model for Salty Suspensions
电荷稳定的胶体悬浮液的热力学性质通常通过在细胞模型内实施平均场泊松-玻尔兹曼（PB）理论来建模。这种方法模拟了一个单一的大离子，连同抗衡离子和盐离子，限制在一个对称形状，电中性细胞的散装系统。虽然缓解非线性PB方程的解决方案，细胞模型忽略了微离子引起的大离子之间的相关性，排除建模的大离子有序现象。另一种方法，避免人为的细胞几何形状的限制，映射到一个单组分模型的伪大离子有效的相互作用的宏离子-微离子的混合物。在实践中，有效相互作用模型通常基于线性屏蔽近似，它可以准确地描述非线性屏蔽只有通过纳入一个有效的（重整化）大离子电荷。结合电荷重整化和线性PB理论，在细胞模型和有效相互作用（无细胞）模型，我们计算高电荷胶体和单价微离子的渗透压在一定范围内的浓度。通过比较原始模型模拟数据的无盐悬浮液的预测，并与非线性PB理论的预测含盐悬浮液，我们图表的细胞模型和线性筛选近似建模散装热力学性质的限制。中等强度的静电耦合，细胞模型证明准确预测去离子悬浮液的渗透压。然而，随着盐浓度的增加，大离子相互作用的相对贡献增长，导致细胞和有效相互作用模型的预测偏离。没有证据表明一价微离子驱动的液-汽相不稳定性。这些结果对PB理论在软材料中的应用具有指导意义。
2010-04-24 cond-mat.soft
A new equation of state of a flexible-chain polyelectrolyte solution: Phase equilibria and osmotic pressure in the salt-free case
在线性Debye-Hueckel理论之外的场论形式的框架内，我们发展了无盐无规溶液在无限长柔性聚合物链极限下的第一性原理状态方程，并预测了由强关联吸引引起的液-液相分离.作为一个参考系，我们选择了一组两个子系统-带电大分子沉浸在一个无结构的相反电荷的背景创建的抗衡离子（聚合物单组分等离子体）和抗衡离子沉浸在相反电荷的背景创建的聚合物链（硬核单组分等离子体）。我们计算的聚合物单组分等离子体的过剩自由能的框架中的修正的随机相位近似，而一个贡献的电荷密度起伏的中和背景下，我们评估在高斯近似的水平。我们表明，我们的理论是在一个很好的协议与Monte-Carlo和MD模拟的结果，在很宽的范围内的临界点以上的单体浓度的液-液相分离和渗透压的临界参数，分别。
2015-08-03 cond-mat.soft
Reluctance of a neutral nanoparticle to enter a charged pore
我们考虑了中性（不带电）纳米粒子通过具有恒定表面电荷密度的薄膜中的孔的易位。如果伴随的德拜屏蔽层足够薄，则颗粒在通过孔的途中所经受的合力可以忽略不计。但是当德拜长度变得与孔直径相当时，颗粒在接近和进入孔时遇到相当显著的势垒，并且在离开孔时对称地遇到势垒。主要原因是当粒子侵入德拜屏蔽层的反离子云时，作用在粒子上的压力增加。在粒子的极化率与周围流体的极化率不同（通常更小）的情况下，对势垒的第二个小得多的贡献是由于自能效应。我们的数值处理的问题是补充足够长的圆柱形颗粒和孔隙，同意非常好的数值分析近似。
2014-01-08 cond-mat.soft physics.bio-ph
Exact Screening-Ranged Expansions for Many-Body Electrostatics
Istituto Italiano di Tecnologia（意大利理工大学）
本文提出了一种精确的多体电静力学展开方法，通过构建收敛的屏蔽范围级数，统一并扩展了经典和近期方法，为异质带电粒子之间的电相互作用提供了严谨基础，并实现了多体情况下解析结果的推广。
2025-12-11 cond-mat.soft math-ph math.MP
Thickness effects in the electromechanical stability of charged biological membranes
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
研究电场如何破坏生物膜的稳定性，提出考虑有限厚度、表面电荷和本体电液动力学的统一理论，揭示厚度效应在表面张力和弯曲刚度中的重要作用。
2026-03-24 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
Linear odd electrophoresis of a sphere in a charged chiral active fluid
University of Warsaw（华沙大学）；Polish Academy of Sciences（波兰科学院）
研究带奇黏度的电活性流体中带电球的电泳行为，推导出任意形状粒子在弱电场下的电泳迁移率表达式，并发现奇黏度导致电泳迁移率张量的各向异性。
2026-07-14 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.flu-dyn
