Diffusion behavior of water confined in deformed carbon nanotubes
我们利用分子动力学模拟研究了300 K温度下不同偏心度的变形碳纳米管中水的扩散。我们发现了一个水的结构之间的过渡管状的单行（7，7）纳米管与从高到低的流动性制度的变化。在未变形的（9，9）纳米管中被冻结的水，由于超过一定阈值的变形而变成液体。这些水扩散增强（抑制）与氢键数目的减少（增加）有关。这表明，在考虑承压水的动力学和结构特性时，纳米管的形状是一个特别重要的因素。
2018-11-29 cond-mat.soft
The effect of water/carbon interaction strength on interfacial thermal resistance and the surrounding molecular nanolayer of CNT and graphene nanoparticles
在纳米流体中，液/固界面处的热传递，特别是在纳米尺度下的热传递具有巨大的重要性。本研究探讨液体/固体界面热阻和结构的形成分子纳米层周围的碳基纳米粒子。采用非平衡分子动力学模拟和热松弛方法，研究了不同粒径和不同表面润湿性的纳米流体体系。模拟结果表明，直径较小的碳纳米管（CNTs）吸引更多的价值的基础流体，导致降低Kapitza阻力。结果发现，纳米颗粒周围的纳米层的厚度是独立的水/碳相互作用强度。此外，Kapitza电阻的值随着相互作用强度的增加而减小。最后，提出了CNT/水和石墨烯/水纳米流体的热阻的纳米颗粒表面的润湿性强度的相关性。所提出的相关性除了拟合模拟结果之外，还可以覆盖系统的物理条件。
2019-01-10 cond-mat.soft
Structural and dynamical properties of nanoconfined supercooled water
大量的水呈现出大量的结晶冰和无定形冰。已知疏水性纳米限制会影响水形成冰的趋势并降低融化温度。然而，在纳米约束的冰相的系统研究是阻碍了在非常低的温度下模拟的计算成本。在这里，我们开发了一个粗粒度的模型，在疏水纳米约束的水单层和研究冰的形成蒙特卡罗模拟。我们发现两个冰相：低压下的低密度结晶冰和高压下的高密度六角冰，即液态冰和高密度结晶冰之间的中间相。
2011-02-14 cond-mat.soft
Intermittent permeation of cylindrical nanopores by water
分子动力学模拟的水分子在纳米尺寸的圆柱形通道连接两个水库表明，水的渗透是非常敏感的通道半径和电极化的强度的包埋材料。在阈值下，渗透是纳秒时间尺度上的{ \emph{intermittent} }，并且通过通道内离子的存在而强烈增强，提供了门控的可能机制。封闭水保持令人惊讶的流体和块状。它的行为与参考Lennard-Jones流体的行为截然不同，后者倾向于在通道内收缩成高度分层的结构。
2002-05-22 cond-mat.soft
Water confined in nanopores: spontaneous formation of microcavities
分子动力学模拟的水被限制在纳米尺寸，疏水性通道显示，水形成局部空腔的孔径~ 2.0 nm。腔体呈现非球形形状，并且优选地邻近限制壁放置，从而引起液体暴露表面的特殊形式。局部空化的制度似乎与蒸汽层的形成相关，如Lum-Chandler-Weeks理论所预测的，这意味着孔隙的部分填充。
2007-05-16 cond-mat.soft
Frequency dependent visco-elastic properties of a water nanomeniscus : an AFM study in Force Feedback Mode
最近，使用原子力显微镜和在不同频率下激发的单个悬臂梁，结果表明，当受到几十kHz以上的刺激时，水nanomeniscus可以表现出机械响应的转变。使用单个悬臂来探索远离悬臂共振频率的频率下的现象并不是常见的和完善的策略，并且因为水弯月面在自然界中是普遍存在的，我们还通过使用具有不同共振频率的悬臂来研究作为频率的函数的水弯月面机械响应、刚度G'（N/m）和耗散G”（kg/s）。基于经典的动力学AFM技术，这些结果证实了水纳米弯在足够高的频率下受到刺激时的异常力学响应。
2016-09-23 cond-mat.soft
Dynamic Solidification in Nanoconfined Water Films
纳米承压水层的机械性能仍然知之甚少，并继续创造相当大的争议，尽管它们的生物学和纳米技术的重要性。在这里，我们报告压缩到几个单分子层的水膜的动态纳米力学测量。我们表明，纳米承压水层的力学性能的变化显着与他们的动态状态。特别是，我们观察到一个急剧的转变，从粘性到弹性的响应，即使在非常慢的压缩速率，表明机械松弛时间显着增加，一旦水被压缩到小于3-4分子层。
2010-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Glass softening, crystallization, and vaporization of nano-aggregates of Amorphous Solid Water: Fast Scanning Calorimetry studies
采用快速扫描量热法（FSC）研究了厚度为2 ~ 20 nm的非晶态固体水（ASW）纳米聚集体的玻璃软化动力学。在141 K附近通过气相沉积在钨丝表面制备ASW纳米聚集体，然后以100 kK/s的速率加热。使用一个简单的模型分析了所得的热谱图复杂的内分泌和外分泌功能。分析结果表明，ASW纳米聚集体的玻璃软化发生在160 K，ASW纳米聚集体的蒸发可以在低至185 K的温度下发生。这些研究的结果进行了讨论，结合过去的研究结果在水中的玻璃软化动力学在各种限制的几何形状。
2014-10-31 cond-mat.soft
A structural determinant of the behavior of water at hydration and nanoconfinement conditions
本文揭示水要求第二分子壳层收缩和重取向以补偿配位缺陷的分子原理，该原理是两种液体情景的核心，决定水在水和纳米限制下的行为，并可用于定义润湿性条件以阐明水的积极作用。
2024-08-24 cond-mat.soft
Enhanced oil removal from water in oil stable emulsions using electrospun nanocomposite fiber mats
本研究制备了疏水亲油的静电纺纳米复合纤维毡，用于高效吸收稳定油包水乳液中的油，实现增强除油效果。
2024-02-07 cond-mat.soft physics.app-ph
Electric properties of supercooled water contained in cylindrical nanopores
本文提供的数据测量过冷水在纳米多孔二氧化硅MCM-41与3.5 nm直径的圆柱形孔的电性能，使用介电谱和测量适当的电波动在低频的方法。确定了在低于-35 ℃的温度下非线性介质特性的出现，其以记录的电池容量依赖于其中的电压幅度的形式以及接近-40 ℃的噪声增加来揭示。观察到的效果应该是与早期预测的铁电相变。
2013-03-20 cond-mat.soft
Ultrafast stratified diffusion of water inside carbon nanotubes. Direct experimental evidence with 2D (D-T2) NMR spectroscopy
水，当被限制在纳米级时，获得了非凡的传输特性。然而，在纳米级分辨率下，还没有直接的实验证据证明这些特性。在这里，通过使用2D NMR扩散-弛豫（D-T2）和自旋-晶格-自旋-自旋弛豫（T1-T2）光谱，我们成功地解决了在单壁和双壁碳纳米管（SWCNT/DWCNT）的纳米尺度上的水扩散。在单壁碳纳米管中，光谱显示出限制在一维的均匀水扩散的特征形状。值得注意的是，在DWCNTs水分裂成两个轴向组件与内部一个获得不寻常的流动特性：高脆性，超快自扩散系数，和“刚性”的分子环境，揭示了分层的合作运动机制的基础上快速扩散水饱和的碳纳米管。
2017-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Interlayer Water Regulates the Bio-nano Interface of a \b{eta}-sheet Protein stacking on Graphene
利用分子动力学模拟，我们研究了一个集成的生物纳米界面组成的\b{eta}-折叠蛋白质堆叠在石墨烯上。我们发现模型蛋白质在石墨烯上的堆积组装可以通过水分子来控制。填充在生物纳米界面间隙中的层间水可抑制蛋白质表面基团的分子振动，从而削弱蛋白质的CH_（12）。π相互作用驱动蛋白质和石墨烯的吸引力。由于水和蛋白质表面的相互作用，蛋白质在石墨烯上的相对运动会使层间水的分子间耦合松弛。这种作用降低了层间水对蛋白质在石墨烯上组装的阻碍作用，使蛋白质在石墨烯上处于合适的吸附状态，形成了较深的自由能陷阱。由此可见，蛋白质与石墨烯之间的相互作用、蛋白质与水的耦合以及石墨烯与水的相互作用都参与了水分子在生物-纳米界面内行为的调控，从而控制了层间水对蛋白质在疏水石墨烯上组装的阻碍作用。这些结果提供了一个深入了解蛋白质吸附到石墨烯表面在水中的基本机制。
2014-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Molecular dynamics simulation of behaviour of water in nano-confined ionic liquid--water mixtures
本工作描述了水分子在1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体中在石墨烯片之间的纳米限制下的行为。通过分子动力学模拟，研究了水分子在石墨烯表面的吸附。在中性和带负电荷的石墨烯表面附近的水分子的耗尽和它们在带正电荷的表面处的吸附被观察到与离子液体阴离子的优先水合一致。使用两级统计模型适当地描述了结果。的结构和动力学的混合物上的限制效果进行了彻底的分析，使用的密度和潜在的平均力的配置文件，以及由振动密度的状态的水分子附近的石墨烯表面。还讨论了水分子的取向和最接近石墨烯表面的层中的水诱导的结构转变。
2016-04-11 cond-mat.soft
Beyond freezing: amorphous water in biomimetic soft nanoconfinement
水是一种普遍存在的液体，具有独特的物理化学性质，其性质塑造了我们所知道的地球和生命。水在有限的几何形状中具有与散装不同的性质。限制可以防止低温结晶成六方结构，从而产生无定形水的状态。在这项工作中，我们介绍了一个家庭的合成脂质与设计的环丙基改性的疏水链，表现出独特的液晶行为在低温下，使无定形水的维护低至10 K由于纳米限制在仿生环境。小角和广角X射线散射、弹性和非弹性中子散射、核磁共振光谱和差示扫描量热法，辅以分子动力学模拟，揭示了复杂的脂质/水相图，其中含有零度以下液体、玻璃态或冰水的双连续立方和层状液晶相作为两种组分之间的竞争出现，每一个都在向它的理想状态推进。
2018-10-16 cond-mat.soft
Molecular Dynamics Simulations of Water Anchored in Multi-Layered Nanoporous MoS$_2$ Membranes: Implications for Desalination
在纳米科学中最有前途的应用之一是设计新材料来改善纳米多孔膜的透水性和选择性。了解这些迷人结构背后的分子结构以及它如何影响水流是一项复杂但必要的任务。我们研究了水通过具有不同纳米孔尺寸和长度的多层纳米孔二硫化钼（MLNMoS $_2$）膜的通量。分子动力学模拟表明，渗透率不随膜厚度的倒数而增加，违反了经典的流体力学行为。数据还显示，水动力学比在无摩擦碳纳米管和多层石墨烯膜中观察到的要慢，我们用层间观察到的锚定机制来解释。我们表明，膜的渗透性是严重依赖于纳米孔结构，新的脱盐膜的制造带来了重要的见解。
2021-09-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Why Some Metal Ions Spontaneously Form Nanoparticles in Water Microdroplets? Disentangling the Contributions of Air-Water Interface and Bulk Redox Chemistry
本研究探究金属离子在微滴和体相中自发形成纳米颗粒的机制，发现该还原现象并非由气-水界面驱动，而是含羟基溶剂中普遍存在的体相氧化还原反应。
2024-04-27 cond-mat.soft
Molecular dynamics study of nanoconfined TIP4P/2005 water: how confinement and temperature affect diffusion and viscosity
在过去的几十年中，大量的努力已经致力于研究限制在纳米级的疏水几何形状（管，狭缝孔）中的水，因为这种系统的多种技术应用，从药物输送到水脱盐设备。据我们所知，无论是数值/理论还是实验方法到目前为止都没有达成一致的理解，在这些条件下的水的结构和传输特性。在这项工作中，我们提出了分子动力学模拟的TIP 4P/2005水在不同的疏水纳米约束（狭缝孔或纳米管，两个疏水度）在很宽的温度范围内。一方面，水在疏水壁附近更加结构化，独立于限制的几何形状。在另一方面，我们表明，限制和曲率的组合效应导致水在疏水纳米管中的扩散系数增强。最后，我们提出了一个封闭的斯托克斯-爱因斯坦关系提取粘度从扩散率，其结果强烈不同于绿色久保已在以前的工作中使用的表达式。我们讨论了这两种方法的缺点，这可以解释这种差异。
2019-12-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Water transfer and crack regimes in nano-colloidal gels
直接观察模型纳米胶体凝胶的表面和形状，并测量干燥过程中水含量的空间分布，结果表明，当材料停止收缩时，空气开始显著渗透样品。我们表明，无论材料断裂或不干燥过程中，空气渗透的多孔体，水饱和度降低，但保持几乎均匀的整个样品。这种空气的侵入是另一种类型的断裂的起源，由于毛细管效应，这些结果提供了一个新的见解，在纳米尺度上的液体动力学。PACS编号：47.56 + r，68.03.Fg，81.40.Np
2015-11-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Fluctuation-induced quantum friction in nanoscale water flows
到目前为止，碳纳米通道中的水的流动一直没有得到理解，积累了超低摩擦，异常高的水流速和曲率依赖的流体动力学滑动的实验证据。这些独特的性能引起了人们对用于脱盐、分子筛和能量收集的碳基膜的极大兴趣。然而，水-碳摩擦的机制仍然未知，无论是目前的理论，也没有经典或从头分子动力学模拟提供令人满意的合理化，其奇异行为。在这里，我们开发了一个量子理论的固体-液体界面，它揭示了一个新的贡献摩擦，由于在液体中的电荷波动耦合到固体中的电子激发。我们认为这种量子摩擦是水在碳基材料上的主要摩擦机制，而这种摩擦在玻恩-奥本海默分子动力学中是不存在的。作为一个关键的结果，我们证明了水-石墨烯和水-石墨界面之间的量子摩擦的显着差异，由于水德拜集体模式与石墨特定的热激发等离子体的耦合。这表明了碳纳米管中水的半径依赖性滑移的解释，根据纳米管的电子激发。我们的发现开辟了一条道路，量子工程的流体力学流动通过限制壁的电子特性。
2021-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
