Second critical point of water in supercooled confined water in L,L-diphenylalanine micro/nanotubes
分析了L，L-二苯丙氨酸微/纳米管中过冷受限水的低频（20-150 cm-1）喇曼激活声子模的温度依赖性（10-290 K）。本文详细研究了过冷受限区域中特定几何构型的水分子团簇（五聚体）的孤立动力学。还探讨了水-纳米管相互作用的一种特殊模式。在204 K观察到一个脆弱的强转变，并与Widom线的交叉。基于模式耦合理论的弛豫速率数据的临界指数分析表明，实验数据和理论完全一致。我们的结果与水的第二临界点的存在是一致的。
2014-06-26 cond-mat.soft
Differentiating Confined from Adsorbed Water in Single-Walled Carbon Nanotubes via Electronic Transport
本文通过测量单壁碳纳米管场效应晶体管的电子输运，区分了外部吸附水与内部受限水，发现三种水分子类型，并证明水对管内表面的亲和力更强。
2024-12-16 cond-mat.soft
Sliding and translational diffusion of molecular phases confined into nanotubes
限制在纳米至亚纳米直径的毛细管中的分子流体的剩余动力学自由度对于纳米流体领域中的未来发展具有根本相关性。这些属性不能简单地推导出从散装的，因为宏观流体动力学的推导最通常打破了纳米多孔通道和额外的影响，必须考虑。在目前的贡献，我们回顾了一些一般的现象，这是预计将发生在操纵流体的限制和超限制条件下。
2007-03-15 cond-mat.soft
An Analytic Model for Nano Confined Fluids Phase-Transition (Applications for Confined Fluids in Nanotube and Nanoslit)
在这份报告中，一个分析模型来预测相变的受限流体在纳米系统中，它是用来预测的行为的受限流体在纳米管和纳米缝。在我们的方法中，除了包括一个第三自由度，由于壁面效应来定义系统的状态，张量的压力字符被认为是。利用统计力学的微扰理论，证明了范德瓦尔斯状态方程对小系统和大系统同样有效。所提出的模型被证明是预测液-汽相变以及在任何尺寸的受限流体系统的临界点。临界温度随纳米系统尺寸的增大而增大，当纳米管直径（或纳米缝宽度）趋于无穷大时，临界温度达到宏观临界温度值。该模型还可以解释受限纳米体系在相变过程中局部密度和相破碎的存在。
2018-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Thermodynamics of Water Entry in Hydrophobic Channels of Carbon Nanotubes
实验和计算机模拟表明，水自发地填充碳纳米管的疏水空腔。为了从热力学的角度对这一现象进行定量分析，我们采用两相热力学（2PT）方法计算了单壁碳纳米管中水分子的平移熵和旋转熵，结果表明，水分子在碳纳米管中能量的增加可以通过旋转熵的增加得到补偿。承压水与本体水处于平衡状态，在模拟结果的精度范围内，承压水的单位水分子亥姆霍兹自由能与本体水的单位水分子亥姆霍兹自由能相同。限制在碳纳米管与散装水的水分子的平移和旋转光谱的比较显示显着的位移的光谱峰的位置是直接相关的管半径。
2011-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Dragging a polymer chain into a nanotube and subsequent release
我们提出了一个标度理论和Monte Carlo（MC）模拟结果的柔性聚合物链缓慢拖动一端进入纳米管。我们还描述了当完全限制的链被释放并逐渐离开管时的情况。采用有偏链增长算法--剪枝-富集Rosenbluth方法对自回避格点模型进行了MC模拟。纳米管是一端开口的长通道，其直径$D$远小于溶液中聚合物线圈的尺寸。我们分析了以下特性作为管内链末端位置$x$的函数：限制的自由能，平均端到端距离，被囚禁的单体的平均数量，以及对于$D$的各种值和链中单体的数量，$N$的限制部分的链的平均拉伸。我们表明，当链端被拖到管中的一定的临界距离$x^*$，聚合物进行一阶相变，从而剩余的自由尾部突然吸入管。这是伴随着跳跃的平均大小，被囚禁的片段的数量，并在平均拉伸参数。临界距离的尺度为$x^*\sim ND^{1-1/ν}$。当大约3/4的链条单元被拖进管中时，发生过渡。提出的理论是基于构建的朗道自由能作为一个功能的序参量，提供了一个完整的描述平衡和亚稳态。我们认为，如果被困的链被释放与所有单体允许波动，反向过程中，链离开禁闭顺利发生，没有任何跳跃。最后，我们应用该理论估算了纳米管中处于亚稳态的DNA的寿命。
2008-03-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Thermal transport of confined water molecules in quasi-one-dimensional nanotubes
本文利用准一维非平衡分子动力学模拟研究碳纳米管内受限水的热导率，揭示单链水的长度次线性依赖及单层水热导率增强机制。
2024-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.comp-ph
Effect of a potential softness on the solid-liquid transition in a two-dimensional core-softened potential system
本文利用分子动力学模拟方法研究了经典粒子通过纯排斥各向同性核软化势相互作用的二维（$2D$）系统的熔化性质。我们发现，融化的情况下，极大地依赖于潜在的柔软性和变化的光滑排斥肩的宽度增加。当排斥肩宽度较小时，熔融转变表现出弱的一级行为，当排斥肩宽度较大时，在不太高的压力下压缩时发生折返熔融转变，在$2D$相图的低密度部分，熔融是一个连续的两阶段转变，根据Kosterlitz-Escherless-Halperin-Nelson-Young（KTHNY）方案，具有中间六方相。另一方面，在相图的高密度部分，发生一级转变。这些结果有助于定性地了解水在两个疏水板之间的行为。
2014-08-29 cond-mat.soft
Water diffusion in rough carbon nanotubes
我们采用分子动力学模拟研究了300 K下不同变形程度的变形碳纳米管中水的扩散。我们发现，水形成的氢键的数量取决于纳米管的拓扑结构，导致水扩散的增强或抑制。模拟结果表明，更现实的纳米管应被认为是了解受限水的扩散行为，至少对于最大的纳米管，当水分子和碳原子之间的相互作用是相关的。
2020-01-14 cond-mat.soft
Water diffusion in carbon nanotubes for rigid and flexible models
我们比较了刚性和柔性水模型的扶手椅和锯齿形碳纳米管中的水的扩散。使用一个刚性模型TIP 4P/2005和两个柔性模型SPC/Fw和SPC/FH，我们发现水形成的氢键数量取决于纳米管的结构，直接影响水的扩散。模拟结果表明，由于碳纳米管的疏水性和水力场所施加的自由度，水分子倾向于避开碳纳米管的表面。这种变量的结合在水的扩散中起着核心作用，主要是在狭窄和/或变形的纳米管中，以非平凡的方式控制着承压水的流动性，其中水力场的自由度越大，其在限制中的流动性就越小，因为我们限制了面积/体积之间的竞争，并且它不再在改变水扩散率中起独特的作用。
2023-01-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Water diffusion in carbon nanotubes under directional electric fields: Coupling between mobility and hydrogen bonding
我们研究了碳纳米管中TIP 4P/2005水在外加电场作用下的扩散和结构。广泛的直径范围已被用来显示水扩散的高度尺寸依赖性行为。我们还发现，扩散是非常受影响的强度所施加的电场。然而，场与管轴之间的相对方向会导致最有趣的行为。发现$0^{\circ}$和$45^{\circ}$与管轴形成的电场角度通过增加组织来减缓水动力学，而垂直于管轴的场在某些情况下可以通过减少氢键形成来增强水扩散。值得注意的是，对于1.2 nm直径长的（9，9）纳米管，沿管轴的场熔化水结构，增加水的流动性。这些结果指出，承压水的结构和动力学是非常敏感的外部领域，并建议使用电场作为一个促进过滤过程。
2020-09-28 cond-mat.soft
High pressure induced phase transition and superdiffusion in anomalous fluid confined in flexible nanopores
利用分子动力学模拟研究了高压下受限球对称反常流体的行为。流体模拟的矿石软化势与两个特征的长度尺度，在批量再现的动力学，物理和结构的异常行为观察到的水和其他异常流体。我们的研究结果表明，该系统具有足够的高压和低温的超扩散制度。同时，我们的研究结果表明，这种超扩散机制与流体的结构性质密切相关，超扩散到扩散的转变是一级相变。我们展示了如何模拟时间和统计是重要的，以获得正确的动力学行为的封闭流体。我们的结果进行了讨论的基础上的两个长度尺度。
2014-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Sensitivity of peptide conformational dynamics in carbon nanotubes to directional mechanical forces
本研究通过力探针分子动力学模拟，探究碳纳米管受限环境中定向拉/推十肽对其构象动力学的影响，发现力加载速率和肽序列的作用更显著，拉动肽的穿管过程更顺畅，为理解细胞内短肽受限空间穿行机制提供了依据。
2025-02-23 cond-mat.soft physics.bio-ph
Hexatic phase in the two-dimensional Gaussian-core model
用蒙特卡罗模拟研究了二维经典粒子通过各向同性高斯势相互排斥时的相行为。在类似的三维情况下，在不太高的温度下压缩时会发生折返-熔化转变，同时在流体相中会出现一系列水状异常。然而，在二维熔化是一个连续的两阶段过渡，与中间六角相，这变得越来越明确的压力增长。所有可用的证据都支持Kosterlitz-Escherless-Halperin-Nelson-Young的熔融过渡情景。我们希望这种现象可以在具有软化核的电荷稳定胶体的受限单层中检查。
2011-07-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Water diffusion in carbon nanotubes: interplay between confinement, surface deformation and temperature
在这篇文章中，我们调查通过分子动力学模拟的TIP 4 P/2005水的扩散行为时，限制在原始和变形的碳纳米管（扶手椅和锯齿形）。为了分析不同的扩散机制，水温从$210\leq T\leq 380$ ~K变化。我们的模拟结果表明，水提出了一个非Arrhenius到Arrhenius扩散交叉。与体系统相比，限制转移的扩散过渡到更高的温度。此外，对于较窄的纳米管，水扩散在一个单一的线，导致独立的活化能的流动性。
2020-09-28 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Why are Fluid Densities So Low in Carbon Nanotubes?
在纳米约束下的流体的平衡密度可以与它们的体积密度显著不同。使用平均场的方法来描述附近的碳纳米管（CNT）壁的充满活力的景观，我们得到的分析结果描述与流体CNT界面处观察到的分层的长度尺度。当与分层区域中的流体密度的分子模拟结果相结合时，这种方法使我们能够推导出作为CNT半径的函数的整体平衡流体密度的封闭形式预测，其与分子动力学模拟非常一致。我们还展示了如何将这一理论的各个方面可以扩展到描述限制在碳纳米管内的水，并找到良好的协议与文献中的结果。
2015-05-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Surface Phase Transition in Anomalous Fluid in Nanoconfinement
我们通过分子动力学模拟探索了刚性和柔性纳米孔内的反常流体的化学行为。流体由两个长度尺度势来模拟。在散装这一系统表现出密度和扩散的异常行为在液态水中观察到的。我们发现，刚性和柔性纳米孔内的异常流体形成层。随着纳米孔体积的减小，刚性表面表现出与层数变化相关的三个连续的一阶相变。这些相变对于柔性约束是不存在的。我们的研究结果表明，约束的性质是相关的约束液体的性质，这表明，在碳纳米管中的限制应该是完全不同的生物通道中的限制。
2014-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Thermodynamic perturbation theory for associating fluids confined in a 1- dimensional pore
本文发展了一种新的理论，用于研究缔合分子的自组装，该理论仅限于单一的空间维度，但允许探索所有的取向角。对势的各向异性和低维空间的相互作用，导致取向有序的关联团簇。由于取向熵的减少，这种局部有序增强了关联。与取向均匀的体3D流体不同，1D中的缔合需要取向分布函数的自洽计算。为了检验新理论，进行了蒙特卡罗模拟，发现该理论是准确的。该理论可用于研究一维分子筛中分子间的氢键以及碳纳米管中水的氢键。
2016-04-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
One-dimensionally confined ammonia molecules: A theoretical study
本研究通过分子动力学模拟和格子模型计算，探讨了碳纳米管内单链氨分子的行为，发现在低于100 K的中等温度下，氨偶极子会形成平行于管轴的取向准序。
2023-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Single-file mobility of water-like fluid in a generalized Frenkel-Kontorova model
本文采用推广的Frenkel-Kontorova模型研究了低温下小半径碳纳米管中水分子的迁移率。我们的模拟结果表明，在固定的折射率下，随着衬底势的振幅的增加，承压水的迁移率单调减小。另一方面，水分子的迁移率在改变结晶度时表现出非单调的行为。这一结果表明，受限流体的流动性呈现不同的行为制度，这取决于水-纳米管相互作用的幅度。为了定性地理解这些结果，我们分析研究了有限温度下的驱动Frenkel-Kontorova模型。这种分析使我们能够获得在固定的衬底电位下的迁移率与双折射率的曲线。这些曲线表明，存在三个制度的流动性行为作为一个功能的结晶比。此外，我们的研究表明，一个非平凡的和强烈的依赖性的迁移率的数量，可以被解释为一个有效的幅度的衬底电位，取决于裸的幅度的衬底电位，蒸发比和温度。
2017-07-22 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
Stabilization of nanobubbles under hydrophobic confinement
最近已经表明，纳米气泡表现出显着的和意想不到的稳定性。在液体内或疏水表面上形成的纳米气泡的寿命可以超过理论预期的10个数量级以上，理论预期预测由于在这样的小气泡中的非常高的拉普拉斯内部压力而几乎立即溶解。纳米气泡的这种意想不到的性质使它们成为能源应用的主要候选者，例如作为燃料电池中的高压纳米反应器，以及用于生物系统，作为将气体递送到膜和细胞的运输系统。在这里，我们使用分子模拟阐明的分子机制占下的疏水纳米约束的纳米气泡的形成和稳定。利用熵反应坐标，我们阐明了成核途径，并确定了纳米气泡在水中的形成自由能限制在碳纳米管。我们确定了一个临界体积的存在nanobubbles是有利的，因为自由能分布nanobubbles围绕这个临界体积，和机械的青睐，因为nanobolined流体压力，沿纳米管轴，在这个接合点是积极的。我们还表明，稳定过程是由碳纳米管的疏水性和在界面处形成强氢键的协助。Caroline Desgranges和Jerome Delhommelle
2019-05-11 cond-mat.soft
New structural anomaly induced by nanoconfinement
我们利用分子动力学模拟探索了纳米孔中异常流体的结构特性。流体是由核心软化（CS）的潜力，有一个排斥性的肩膀和吸引力以及在更远的距离建模。改变流体-流体相互作用势的吸引阱深度，研究了两层或三层粒子体系中靠近纳米孔壁（接触层）粒子的平移序参量$t$和过剩熵$s_{ex}$的异常行为.当CS势的吸引阱较浅时，系统呈现三层到两层的过渡，并且除了通常的结构异常之外，在$t$和$s_{ex}$中还存在新的异常区域。对于足够深的有吸引力的井，系统从三层变化为块状剖面，并且在$t$和$s_{ex}$中仅观察到一个异常区域。我们的结果进行了讨论的基础上的流体-流体和流体-表面的相互作用。
2014-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Tracer diffusion in crowded solutions of sticky polymers
在软物质物理学和生物学中，强受限几何结构和拥挤环境中的大分子扩散在很大程度上仍然是一个开放的课题。在本文中，我们采用大规模的朗之万动力学模拟研究如何扩散的示踪剂的影响的排斥体积和弱吸引的人群示踪剂相互作用的联合行动。我们考虑两种示踪剂，由Weeks-Chandler-Andersen（WCA）排斥势描述的标准硬核粒子和核心软化（CS）粒子，其模型例如，球状蛋白质、带电胶体和被聚合物刷覆盖的纳米颗粒。这些系统的特点是存在两个长度尺度的相互作用，可以显示水一样的异常，在其扩散，源于不同的长度尺度之间的固有竞争。在这里，我们报告了一个全面的研究，这两个示踪剂物种的扩散和结构在拥挤的环境中淬火配置的聚合物在增加密度。我们详细分析了示踪剂-聚合物的亲和力和系统密度如何影响运输相比，出现特定的静态空间相关性。特别是，我们发现，虽然几乎没有任何差异出现在WCA和CS颗粒的扩散性能，倾向于发展结构秩序大拥挤强烈受挫CS颗粒。令人惊讶的是，对于拥挤矩阵的足够大的亲和力，WCA示踪剂的扩散系数显示出非单调的趋势，因为它们的密度增加时，相比于零亲和力的情况。这种类似水的异常甚至比CS粒子观察到的还要大，并且似乎植根于排斥体积和亲和力效应之间的类似竞争。
2020-08-24 cond-mat.soft
