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
Competition of hydrophobic and Coulombic interactions between nano-sized solutes
通过恒温恒压分子动力学模拟研究了带电纳米球形溶质在水中的溶剂化过程以及两种溶质之间的有效溶剂诱导力。中性溶质的结果与早期的研究结果一致，并与简单的宏观考虑的预测：大量的疏水吸引力可以追溯到溶质之间的溶剂的强烈消耗（“干燥”）。当溶质均匀带电时，这种疏水吸引力强烈降低，并且总力在足够高的电荷下变得排斥;阴离子和阳离子溶质对之间存在显着的不对称性，后者经历较小的疏水吸引力。当溶质携带离散的（而不是均匀的）电荷模式时，情况变得更加复杂。由于所得的亲水性和疏水性"补丁“对溶剂分子的拮抗作用，溶质周围的水再次显著耗尽，有效的相互作用恢复为主要是吸引力，尽管溶质之间存在直接的静电排斥。一个高度粗粒度的构型概率密度的检查表明，这两种溶质的相对取向是非常不同的显式溶剂，相比原油隐式溶剂表示的预测。本研究强烈表明，一个现实的球状蛋白质表面上的电荷分布的建模，以及水的分子处理是任何可靠的蛋白质聚集研究的必要先决条件。
2004-05-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A water-like model under confinement for hydrophobic and hydrophilic particle-plate interaction potentials
采用分子动力学模拟方法研究了疏水板和亲水板之间的类水模型。在不同的板间距和粒子-板势下，得到了该系统的相行为。对于疏水性和亲水性壁，都有层的形成。结晶发生在接触层的温度低于中间层。此外，熔融温度随着板变得更加疏水而降低。同样，最大密度和最大扩散系数的温度随着疏水性的增加而降低。
2013-09-24 cond-mat.soft
Water structuring and collagen adsorption at hydrophilic and hydrophobic silicon surfaces
采用全原子分子动力学研究了胶原蛋白片段在疏水性、氢封端和亲水性、天然氧化的Si表面上的吸附。虽然通过局部接触点的有利的直接蛋白质-表面相互作用会粘附到亲水表面，但在吸附到疏水表面上时会发生均匀分布的表面/分子接触和螺旋结构的稳定化。在后一种情况下，我们发现，粘附伴随着蛋白质内的亲水/疏水图案和固/液界面处的层状水结构之间的相互配合，这可能为经典的疏水效应提供额外的驱动力。
2009-12-15 cond-mat.soft
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
Dynamics of gravity driven three-dimensional thin films on hydrophilic-hydrophobic patterned substrates
我们数值研究不稳定重力驱动的三维液体薄膜的纵向条纹和棋盘排列的疏水图案化基板上的动力学。薄膜可以优先在亲水性纵向条纹上引导，而指状物在相邻的疏水性条纹上发展，如果它们的宽度足够大。在棋盘图案上，膜指进发生在疏水域上，而侧向扩展有利于亲水域，提供了调节膜的生长速率的机制。通过运动学的参数，我们定量预测的接触线上的棋盘安排的增长率，提供了第一步的潜在技术，控制薄膜生长的实验装置。
2010-01-20 cond-mat.soft
Surface tension of electrolytes: Hydrophilic and hydrophobic ions near an interface
我们计算了两个和三个离子物种的高极性和低极性流体（水和油）的流体混合物中的界面周围的离子分布。我们考虑了溶剂化和图像之间的相互作用离子和溶剂。我们发现，亲水性和疏水性离子往往会在界面处发生微相分离，从而产生扩大的双电层。我们还推导出电解质体系的表面张力的一般表达式，其中包含负的静电贡献的体积盐密度的平方根成正比。对于亲水性离子对，该平方根项的幅度较小，但对于亲水性和疏水性离子对，该平方根项的幅度大大增加。对于三种离子种类，包括亲水性和疏水性离子，我们计算的离子分布来解释那些通过X射线反射率测量。
2008-05-14 cond-mat.soft
Density depletion and enhanced fluctuations in water near hydrophobic solutes: identifying the underlying physics
我们调查的起源的密度耗尽和增强的密度波动，发生在附近的一个扩展的疏水性溶质的水。我们认为，这两种现象是残留的临界干燥表面相变，发生在液-汽共存的宏观平面极限，即。作为溶质半径$R_s\to\infty$。专注于密度剖面$ρ(r)$和一个敏感的空间测量波动，局部压缩性剖面$χ(r)$，我们开发了一个标度理论，它表示的程度的密度耗尽和增强的压缩性方面的$R_s$，溶质-水的吸引力的强度$\varepsilon_s$，和偏离液-汽共存$δμ$。测试的预测对经典的密度泛函理论的一个简单的溶剂和大正则蒙特卡罗模拟的流行的水模型的结果，我们发现，该理论提供了一个坚实的物理基础，了解水的行为在疏水。
2022-01-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nanodroplets on rough hydrophilic and hydrophobic surfaces
我们目前的分子动力学（MD）计算的结果上的粗糙的疏水性和亲水性固体表面上的液体纳米液滴的行为。在疏水表面上，纳米液滴的接触角强烈依赖于均方根粗糙度幅值，但它几乎与表面的分形维数无关。由于增加分形维数增加了短波长的粗糙度，而长波长的粗糙度几乎不变，我们得出结论，对于疏水相互作用的短波长（原子）的粗糙度是不是很重要。我们表明，纳米液滴是在一个凯西样的状态。对于粗糙的疏水表面，没有接触角滞后，由于强烈的热波动，这发生在液-固界面上的纳米尺度。然而，在亲水性表面上，由于较高的能垒，存在强的接触角滞后。这些研究结果对人工仿生超疏水表面的开发具有重要意义。
2008-05-07 cond-mat.soft
Water Density Fluctuations Relevant to Hydrophobic Hydration are Unaltered by Attractions
散装水的密度波动的理解作出了重大贡献，我们的理解理想化的，纯粹的排斥性疏水溶质的水合作用和相互作用。为了类似地告知具有与水的分散相互作用的现实疏水溶质的水合作用，在这里，我们表征了在对应于溶质-水吸引力的吸引场的存在下的水密度波动。我们发现，当吸引场只作用在溶质水化壳层，而不是在溶质核，它不会显着改变水的密度波动在溶质核区域。我们进一步发现，对于广泛的溶质的大小和吸引力的强度，打开在散装水的吸引力领域的自由能准确地捕获的线性响应理论。我们的研究结果还提出了更有效地估计散装水和界面处的现实溶质的水合自由能的策略。
2015-02-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
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
Tuning contact angles of aqueous droplets on hydrophilic and hydrophobic surfaces by surfactants
小的两亲分子的吸附发生在各种生物和技术过程中，有时是期望的，其他时候是不期望的（例如，污染）。表面活性分子优先与界面结合并影响其润湿性能。我们用分子动力学模拟研究了短链醇（简单表面活性剂）在水-汽界面和不同极性的固体表面上的吸附。分析使我们能够建立一个理论表达式的吸附系数，它与分子的表面积和表面润湿系数指数缩放，这是在很好的模拟结果。吸附到固着液滴的两个界面的竞争以非平凡的方式改变其接触角。表面活性剂的影响是最强的非常亲水性和非常疏水性的表面上，而液滴的表面上的适度亲水性的影响要小得多。
2021-11-05 cond-mat.soft
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
Onion structures induced by hydrophilic and hydrophobic ions in a binary mixture
在含有85 mM盐的D $_2$ O和3-甲基吡啶（3 MP）的非临界混合物中，观察到单相无序相和具有多层（洋葱）结构的有序相之间的相变。该盐由亲水性阳离子和疏水性阴离子组成，它们与诱导中间相的溶剂组成波动不对称地相互作用。从小角中子散射得到的组成分布的结构因子在无序相中的中间波数处有一个峰，在有序相中有多个峰。形成洋葱的层片层由溶剂化诱导的被D $_2$ O溶胀的带电膜组成。洋葱状相仅在小体积分数的3 MP（在富含D $_2$ O的溶剂中）下实现。
2009-03-16 cond-mat.soft
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
Hydrophobic interactions with coarse-grained model for water
将积分方程理论应用于水的粗粒模型，研究了疏水溶质间平均力的势。理论被证明是在良好的协议与现有的模拟数据甲烷-甲烷和富勒烯-富勒烯在水中的平均力的潜力，平均力的潜力也被分解成它的熵和熵的贡献。模式耦合理论被用来计算水的自扩散系数，以及一个稀的疏水性溶质的扩散系数，与分子动力学模拟的结果被发现很好的协议。
2011-05-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The dependence of hydrophobic interactions on the solute size
基于我们最近对疏水效应的物理起源的研究，这是适用于调查的溶质尺寸的疏水相互作用的依赖性。当两种相同的疏水性溶质溶解于水中时，测定了水合自由能，并计算出临界半径（Rc）为3.2埃。以Rc为参考，溶解行为可分为初始和疏水溶剂化过程。这些可以通过对C60-C60富勒烯在水中和CH4-CH4分子在水中的分子动力学模拟来证明。在C60富勒烯与水的缔合过程中，随着C60富勒烯之间的分离度降低，疏水作用可分别分为H1w和H2s疏水过程。此外，可以推导出，最大化氢键提供了疏水溶质在水中缔合的驱动力。
2018-03-06 cond-mat.soft physics.chem-ph
Hydrophobicity Scaling of Aqueous Interfaces by an Electrostatic Mapping
了解复杂的异质分子组装体的疏水性对于表征和预测生物分子之间的相互作用至关重要。因此，揭示组装过程的微妙之处取决于对所涉及的相关界面的准确分类，并且已经在开发所谓的“疏水性地图”上花费了大量精力。“在这项工作中，我们介绍了一种新的基于静电的水界面映射，重点是水对附近表面存在的集体长波长静电响应。除了区分异质表面的疏水和亲水区域之外，这种静电映射还可以区分在相反方向上包围附近水域的亲水区域。因此，我们期望这种方法可以用于预测可能的水介导的亲水性相互作用的位置，除了更普遍强调的疏水性相互作用，也可以是非常重要的。
2015-02-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Critical surface phase behavior governs hydrophobic attraction between extended solutes
本文通过分子动力学模拟和基于临界干燥标度理论的形态学模型，揭示疏水吸引由表面相行为主导，并证明其逆温度依赖源于溶剂化壳层的快速热膨胀。
2025-09-24 cond-mat.soft
The nature of the hydrophobic interaction varies as the solute size increases from methane's to C60's
本研究通过计算机模拟，在溶质-溶剂弱吸引作用不变的条件下，揭示了溶质尺寸从甲烷级增至富勒烯级时疏水相互作用的定性变化及相关微观机制。
2024-11-02 cond-mat.soft
Dissecting Hydrophobic Hydration and Association
我们使用适当定义的短程参考模型的液态水澄清不同的角色，当地的氢键，范德华吸引力，和远程静电相互作用发挥在水中的非极性溶质的溶剂化和协会。虽然局部氢键相互作用主导涉及小溶质的疏水效应，但发现更长范围的静电和分散相互作用在描述大溶质周围的界面结构中越来越重要。氢键网络设置溶质长度尺度，在该尺度下观察到这些小和大长度尺度制度之间的溶剂化行为的交叉。不平衡的长程作用力作用于界面水分子在疏水缔合中也很重要，在这里通过分析模型甲烷和巴克敏斯特富勒烯溶质的缔合来说明。
2015-02-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
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
Characterizations of sharp solute-solvent interfaces in hydrophobic environments via cylindrical coordinates
本文基于变分隐式溶剂模型（VISM）和柱坐标，将疏水环境中锐利溶质-溶剂界面的计算转化为ODE边值问题，并提出了一种数值计算鞍点界面的有效方法。
2024-12-18 cond-mat.soft
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
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
Self-generation of colligative properties at hydrophilic surfaces
普遍接受的渗透压的观点是，它是一个依数性，随着冰点下降，沸点升高和蒸汽压降低。这些性质理想地取决于溶解的溶质分子的浓度。然而，在没有任何溶质的情况下，在亲水表面也会产生渗透压。这里提出了这种现象的理由和解释。
2012-03-01 cond-mat.soft physics.chem-ph
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
Curvature Dependence of Hydrophobic Hydration Dynamics
我们采用分子动力学模拟研究了疏水球形溶质附近水动力学的曲率依赖性。对于这两个，横向和垂直的扩散，以及H-键动力学的水在第一水化壳，我们发现一个非单调的溶质大小的依赖性，表现出极端接近众所周知的结构交叉长度尺度疏水水化。此外，我们发现了一个明显的反常扩散的水平行于小溶质的表面移动，然而，可以解释的拓扑结构效应。溶质曲率，水的结构和动力学之间的密切联系对我们理解异质生物分子表面的水合动力学具有重要意义。
2015-04-08 cond-mat.soft
Effects of hydrophobic solute on water normal modes
水的振动模式会被外部溶质显著改变;当溶质是疏水性的时，这变得特别重要。在这项工作中，我们研究了一个微小的疏水物，甲烷，对水的正常模式的影响，使用小集群为基础的谐波正常模式分析含水甲烷系统。我们估计了振动态密度和红外光谱密度。我们比较的甲烷-水的数据与散装水的响应。我们分解这些模式的基础上不同的振动特性。拉伸弯曲分解反映了甲烷不对称拉伸模式和水对称拉伸模式之间的显著耦合。我们研究的甲烷-水数据的对称性的中心水分子的振动，并发现不对称的模式没有贡献。我们还发现甲烷分子的非零贡献振动模在自然界中是非常局域化的。
2021-05-03 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
Bubble formation in water with addition of a hydrophobic solute
我们表明，在共存曲线（CX）之外的单组分液体中添加少量溶质时，可以发生相分离。过渡区的溶质浓度随气液溶剂化化学势差的增大而减小。${\rm O}_2$是一种典型的成泡溶质，在环境液态水中具有温和的疏水性，其临界温度低于水。当周围的液体压力高于饱和蒸汽压$p_{cx}$时，这种溶质可以从液体中排出以形成气体区域。这种溶质诱导的气泡形成是一个一级转变的散装和部分干燥的墙壁上，而一个气体膜上的一个完全干燥的墙壁上不断增长。我们建立了一个气泡自由能$ΔG$为散装和表面气泡与一个小的体积分数$ϕ$。在拉普拉斯压力平衡下，它成为气泡半径$R$的函数。然后，对于足够大的溶质密度以上的阈值，$ΔG$表现出局部最大值在临界半径和最小值在平衡半径。我们还研究溶质诱导的成核发生在CX外，大于临界半径的气泡生长，直到达到平衡。
2015-05-29 cond-mat.soft
Analytical Form of Forces in Hydrophobic Collapse
我们分析计算两个疏溶剂溶质之间的力，考虑一个模型系统。我们表明，两个疏溶剂溶质之间的有效相互作用力，介导的溶剂，是有吸引力的短范围内，线性下降与表面到表面之间的分离s的溶质和排斥在长范围内下降为1 / s 4。吸引力来源于液-气界面处的不平衡拉普拉斯力，该力是在小s下由溶剂颗粒与溶质周围的排斥相互作用产生的。长程部分由于不平衡的渗透压而产生。我们举例说明Lennard-Jones溶剂的计算。我们讨论了我们的研究结果的疏水性崩溃的背景下的一般含义。
2015-05-29 cond-mat.soft
Theory of nonionic hydrophobic solutes in mixture solvent: Solvent-mediated interaction and solute-induced phase separation
本文提出了一个由类水和类醇组成的混合溶剂中非离子溶质的理论。首先，我们给出了溶剂化化学势、偏体积$v_i$、Kirkwood-Buff积分、第二维里系数和吉布斯转移自由能之间的关系。我们研究了热力学中溶质密度$n_3$与溶剂密度$n_1$和$n_2$的耦合关系。在小的可压缩性的限制，我们表明，空间填充条件$\sum_i v_i n_i=1$几乎持有不均匀的密度$n_i$，溶剂的浓度波动可以引起一个大的溶质-溶质吸引力的相互作用。我们还推导出溶质诱导的不稳定性的溶质旋节密度$n_3^{\rm spi}$。接下来，我们使用Mansoori，Carnahan，Starling和Leland模型研究了由少量溶质诱导的硬球混合物$[$ {J. Chem. Phys.} { \bf 54}，1523（1971）$]$ .在这里，我们假设溶剂是接近其气液共存和溶质相互作用排斥与水类物种，但吸引与醇类之一。我们计算了相图中的双结点和旋结点曲线，并研究了这两个相变的成核。
2018-06-14 cond-mat.soft
Heat Capacity Effects Associated with the Hydrophobic Hydration and Interaction of Simple Solutes: A Detailed Structural and Energetical Analysis Based on MD Simulations
我们研究了SPCE和TIP 5 P水模型，以研究与氙粒子的疏水水合和相互作用相关的热容效应。我们采用Widom粒子插入技术计算氙的过剩化学势。溶剂化焓和过剩热容量从化学势的温度依赖性获得，或者直接通过埃瓦尔德求和以及基于反应场的方法获得。所有三种不同的方法都提供了一致的结果。反应场方法允许将各个组分的溶剂化热容量分离成溶质/溶剂和溶剂/溶剂部分，揭示溶剂/溶剂部分作为主要贡献。在不同间隔处围绕一对氙粒子的水分子的热容量的详细空间分析揭示，在两个氙原子之间的二等分平面中的水分子的热容量的增强是在去溶剂化势垒处观察到的热容量的最大值的原因，最近由Shimizu和Chan报道（{ \em J. Am. Chem. Soc.}，{ \bf 123}，2083- 2084（2001））。在联合氙-氙水化壳的凹部中的水的热容量增大了约60%，这是随着温度的升高而增强的氢键和增强的氢键断裂的反作用的结果。两种模型在氙-氙接触状态下热容的差异归因于水模型体热容的不同，以及疏水颗粒引入的结构效应在空间上的不同延伸。讨论了联合氙-氙水化壳层中水的不同状态之间的相似性和拉伸水的性质。
2004-02-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Understanding the physics of hydrophobic solvation
对水在扩展疏水球形溶质附近的模拟揭示了存在一个密度耗尽区和伴随的密度波动增强区，这两种现象的物理起源仍然有些模糊。我们研究这些影响采用介观结合势分析，经典的密度泛函理论（DFT）计算的一个简单的Lennard-Jones（LJ）溶剂和巨正则蒙特卡罗（GCMC）模拟的单原子水（MW）模型。我们认为，密度耗尽和增强的波动是近临界现象。具体地说，我们表明，它们可以被视为残余的临界干燥表面相变，发生在散装液体-蒸汽共存的宏观平面极限，即~作为溶质半径$R_s\to\infty$。专注于径向密度分布$ρ(r)$和一个敏感的空间测量波动，局部压缩性分布$χ(r)$，我们的结合势分析提供了明确的预测的方式，其中的关键功能$ρ(r)$和$χ(r)$规模与$R_s$，溶质-水的吸引力的强度$\varepsilon_{sf}$，和偏离液-气共存的化学势，$δμ$。这些标度预测证实了我们的DFT计算和GCMC模拟。因此，我们的理论提供了一个坚实的基础，了解疏水溶剂化的物理。
2022-12-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Extended surfaces modulate and can catalyze hydrophobic effects
接口是复杂系统中最常见的主题。为了了解界面的存在如何影响疏水现象，我们使用分子模拟和理论来研究界面处溶质的水合作用。溶质的尺寸范围从亚纳米到几纳米。界面是具有从亲水性到疏水性的一系列化学性质的自组装单分子层。我们表明，在附近的疏水表面组装的驱动力是弱于散装水，并随着温度的升高而降低，在相反的散装。我们用界面涨落和排除体积效应之间的相互作用来解释这些不同的特征-Lum-Chandler-Weeks理论中的物理编码[J. Phys. Chem. B 103，4570- 4577（1999）]。我们的研究结果表明，疏水界面在蛋白质的展开，例如，在内部的伴侣蛋白和淀粉样蛋白的形成中的催化作用。
2011-08-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hydrophobic Interaction Model for Upper and Lower Critical Solution Temperatures
水化的疏水溶质在水中是不同的现象，包括疏水热容量异常，这还没有完全理解的原因。由于其时事性，最近人们对疏水聚集的机理及其所基于的物理学越来越感兴趣。在这项研究中，我们使用一个简单而强大的混合物模型的水，一个适应的两个状态的Muller-Lee-Graziano模型，描述的能级的水分子作为其接近非极性溶质分子的函数。该模型提供了一个适当的描述疏水溶质颗粒之间的多体相互作用。通过详细的蒙特卡罗模拟研究了疏水物质在一阶聚集相变附近的溶解度和聚集。一个闭环共存曲线被发现，这是一致的平均场计算进行了相同的系统。此外，在溶液中的离液物质的失稳效果进行了研究，通过适当的修改MLG模型。这些研究结果表明，一个简单的模型的疏水相互作用可能包含的主要物理过程中涉及的疏水聚集和离液效应。
2003-05-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
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
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
Molecular Scale Hydrophobicity in Varying Degree of Planar Hydrophobic Nanoconfinement
我们已经研究了分子尺度的非极性溶质，氩，限制在疏水平面表面与不同的限制宽度。具体地说，我们发现，疏水性表现出非单调的行为与限制宽度。虽然疏水性通常是大的相比，散装值，我们发现一个狭窄的范围内的限制宽度的疏水性显示类似的值，在散装水。此外，我们开发了一个简单的模型，考虑到在nanocolinated几何形状的熵的变化，这使我们能够计算潜在的溶质之间的平均力的条件变化，从散装到不同程度的平面nanocolination。我们的研究结果是重要的，在理解纳米约束诱导的非极性聚合物的稳定性，气体的溶解度，并可能有助于设计更好的系统，提高石油采收率。
2015-01-24 cond-mat.soft
Model of a fluid at small and large length scales and the hydrophobic effect
我们提出了一个统计场论来描述大的长度尺度效应引起的溶质在一个寒冷的，否则平静的液体。该理论将空间划分为一个由细胞组成的立方体网格。每个单元的边长是本体液体的本体相关长度的数量级。细胞的大长度标度状态用伊辛变量指定。精细的长度尺度效应描述与高斯场，与大的长度尺度场和溶质所施加的约束的影响的平均值和方差。在没有溶质和相应的约束条件下，积分高斯场产生一个有效的格子气哈密顿量的大尺度场。在存在溶质的情况下，积分向该哈密顿量添加了附加项。我们通过分析来识别这些术语。它们可以引起大的长度尺度效应，例如界面和耗尽层的形成。我们应用我们的理论来计算可逆的工作，以形成一个气泡在液态水中，作为一个功能的气泡半径。与相同功能的分子模拟结果的比较表明，该理论是合理的准确性。重要的是，模拟大长度尺度字段仅涉及二进制算术。因此，它提供了一个计算方便的计划，将明确的溶剂动力学和结构的模拟研究的大分子组装。
2001-06-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Statistical analyses of hydrophobic interactions: A mini-review
本文综述了近年来在解决惰性小分子间疏水相互作用方面取得的显著进展。我们讨论几个新的理解。首先，疏水相互作用的逆温度现象，即，疏水键随温度升高而增强，通过水中原子级硬球溶质之间的疏水相互作用来决定性地显示。其次，包括有吸引力的相互作用与原子大小的疏水性的参考情况下，导致大量的，非平凡的修正纯粹排斥溶质的参考结果。通过在参考案例中加入溶质分散力来削弱疏水键。经典的统计力学理论对这些修正在这方面的应用是不准确的，但分子准化学理论显示出希望。最后，由于排除的体积和吸引力的相互作用的掩蔽作用，不区分不同可能性的比较面临着解释的危险。
2016-04-26 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
The directional nature of hydrophobic interactions: Implications for the mechanism of molecular recognition
本文在总结近年来疏水相互作用研究的基础上，着重探讨了疏水相互作用的方向性。这意味着疏水相互作用取决于相对取向，因为溶质倾向于在水中聚集。在H1w过程中，它们以较低的能垒在特定方向上相互吸引，直到它们的表面接触。在H2S过程中，为了使水的氢键最大化，溶质在特定方向上聚集以使它们的表面积与体积之比最小化。此外，随着它们之间的距离减小，溶质之间的短程相互作用变得更强。此外，这些都可以通过使用分子动力学模拟计算的平均力（PMF）的潜力证明。在此基础上，提出了疏水驱动模型来理解水中分子识别的特异性和亲和性。
2020-11-24 cond-mat.soft physics.chem-ph
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
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
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
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
