Symmetry effects in electrostatic interactions between two arbitrarily charged spherical shells in the Debye-Hückel approximation
不均匀的电荷分布对带电粒子系统中的静电相互作用有重要的影响，但通常很难从理论上加以研究。我们研究静电相互作用的影响，表现出一定的点群对称性的补丁电荷分布。在德拜-休克尔近似下，我们导出了两个可渗透的、任意带电的球壳的静电相互作用能的一般形式，并将其应用于具有二十面体、八面体和四面体不均匀电荷分布的粒子的情况。我们详细分析了电荷分布对称性如何改变相互作用能，发现局部电荷的不均匀性降低了两个整体带电粒子的排斥力，而电荷分布中足够的取向变化可以将最小的相互作用能转化为吸引力。此外，我们表明，较大的补丁，从而较低的对称性和波数的结果在较大的吸引力相同的变化。
2013-01-11 cond-mat.soft
Electrostatic Repulsion of Positively Charged Vesicles and Negatively Charged Objects
带正电的混合双层囊泡在带负电的表面（例如，胶体颗粒）存在下可以自发地分成一定面积的粘附区和排斥额外的负物体的另一个区。虽然膜本身在排斥区不带负电荷，但囊泡内部的负抗衡离子自发聚集在那里，并向外部呈现净负电荷。除了带相反电荷的物体可以排斥的基本结果之外，我们的机制有助于解释最近对表面活性剂囊泡的实验。
1999-07-15 cond-mat.soft
Negative electrostatic contribution to the bending rigidity of charged membranes and polyelectrolytes screened by multivalent counterions
已知被单价抗衡离子屏蔽的带电膜或带电膜的弯曲刚度通过静电效应而增强。我们表明，在屏蔽的情况下，由多价抗衡离子的静电效应降低的弯曲刚度。这种反转的静电贡献的符号是与形成的二维强相关液体（SCL）的抗衡离子在带电的表面，由于它们之间的强大的横向排斥。当膜或膜片弯曲时，SCL在一侧被压缩而在另一侧被拉伸，使得SCL的热力学性质有助于弯曲刚度。SCL的热力学性质与Wigner晶体相似，但SCL的压力、可压缩性和屏蔽半径均为负值。这对弯曲刚度带来了实质性的负校正。就DNA而言，这种效应在性质上与实验一致。
1999-04-23 cond-mat.soft
Coarse-grained molecular dynamics simulation for uptake of nanoparticles into a charged lipid vesicle dominated by electrostatic interactions
我们使用粗粒度的分子动力学模拟来研究中性或带电纳米颗粒（NPs）和由中性和带负电荷的脂质组成的囊泡之间的相互作用。我们专注于亲水性和疏水性的吸引力和静电相互作用的脂质分子和NP之间的相互作用强度。当疏水相互作用足够强时，中性NP穿过脂质膜。随着带正电荷的NP的化合价增加，与中性NP相比，NP的膜渗透速度增加，并且带电荷的脂质在带电荷的NP周围积累。一个带电荷的高价NP通过一个由带电荷的脂质或转运样内吞作用形成的瞬时通道穿过脂质膜。通过对渗透过程的密度关联函数分析，可以对渗透过程进行分类。当非静电相互作用参数足够大时，带负电荷的NP可以吸附在膜上，并且在NP正下方形成中性富脂区域。NP在各种条件下自发地掺入囊泡中，并且该掺入由膜曲率介导。我们揭示了NP的行为取决于NP价，大小和非静电相互作用参数。
2019-07-24 cond-mat.soft
Extended Poisson-Boltzmann descriptions of the electrostatic double layer: implications for charged particles at interfaces
这项工作审查的一般水平上的各种修改的泊松-玻尔兹曼方程，并演示了它们的使用上的特定系统的带电粒子在界面上。这个系统是特殊的，第一，因为它表现出长程相互作用的空气-水界面，第二，因为这些相互作用的强度取决于双层的结构。因此，该系统对所使用的修改的Poisson-Boltzmann方程的类型特别敏感。
2012-11-12 cond-mat.soft
Electrostatic Disorder-Induced Interactions in Inhomogeneous Dielectrics
我们研究了在介电不均匀性和添加盐的存在下，猝灭的表面电荷无序对两个带电表面之间静电相互作用的影响。我们表明，在线性弱耦合制度（即，通过包括平均场和高斯涨落贡献），镜像电荷效应导致相等平均电荷的两个表面之间的非零无序诱导的相互作用自由能，其可以是排斥的或吸引的，这取决于边界表面上的介电失配和无序电荷分布的确切位置。
2006-01-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Electrostatic interactions in charged nanoslits within an explicit solvent theory
在偶极Poisson-Boltzmann理论，包括静电相关性，我们考虑明确的溶剂结构对溶剂和离子分配局限于带电纳米孔的影响。我们开发了一个松弛计划的解决方案，这个高度非线性积分微分方程的静电势。该方案是以前介绍的简单平面（S。Buyukdagli和Ralf Rupsey，J.Chem.Phys.140，234903（2014））与纳米缝几何结构。我们表明，减少溶剂分子在膜壁的介电响应引起的电场显着强于经典的泊松-玻尔兹曼方程的字段。这种与非局部静电相互作用相关的特性反过来又导致了连续介质理论中不存在的界面反吸附层。在非常接近的界面附近观察到这种增强的反离子亲和力可能对通过带电纳米孔的纳米流体输送具有重要影响。我们的研究结果表明，在预测膜纳米孔的离子选择性的溶剂隐式纳滤理论的定量不准确。
2015-07-23 cond-mat.soft
Bending stiff charged polymers: the electrostatic persistence length
许多带电的聚合物，包括核酸，是局部刚性的。它们的弯曲刚度-量化的持久性长度-，取决于库仑功能，如离子强度的解决方案，提供了一个方便的实验路线调整刚度。虽然经典的Odijk-Skolnick-Fixman治疗失败的现实参数值，我们推导出一个简单的分析公式的静电持久长度。它被证明是在显着的协议与数值得到的泊松-玻尔兹曼理论的结果，从而充分占非线性，其中反离子凝聚效应。对于双链DNA，我们的工作表明，广泛使用的裸持久长度500 μ m被高估了约20
2016-11-02 cond-mat.soft
Electrostatic interactions across a charged lipid bilayer
我们目前的理论工作，在水溶液中的带电的脂质双层的静电耦合的程度进行了分析的基础上的非线性泊松-玻尔兹曼理论。特别是，我们考虑一个单一的，大的宏离子的静电相互作用与两个并列的小叶的带相反电荷的脂质双层，其中的宏离子被允许优化其距离的膜。确定了三种制度：一个弱的和高的宏离子电荷制度，中间电荷密度的紧密宏离子膜接触的制度分开。相应的自由能被用来估计在层状阳离子脂质-DNA复合物的静电耦合的程度。也就是说，我们计算在何种程度上的一维DNA阵列在一个类似的lipoplex跨阳离子膜相互作用。我们发现，尽管低介电常数内的脂质膜，可以有一个显着的静电贡献的实验观察到的跨双层取向有序的DNA阵列。我们的近似分析模型的补充和支持的静电势和自由能的层状lipoplex几何形状的数值计算。为此，我们使用一种新的格子玻尔兹曼方法求解层状脂质复合物单胞内的非线性Poisson-Boltzmann方程。
2006-07-27 cond-mat.soft
Electrostatic image effects for counter-ions between charged planar walls
研究了介电不均匀性对两个带相反电荷的平行带电表面间相互作用的影响。表面之间的介电常数被假定为是不同的介电常数的两个半无限的区域所界定的表面，引起静电图像的相互作用。我们表明，在弱耦合水平上的图像电荷效应一般很小，使他们的标记只在二阶波动项。然而，在强耦合极限下，镜像效应是大的和基本的。它们以一种基本的方式改变了两个表面之间的相互作用。我们的计算是特别有用的，在政权的参数，计算机模拟将是困难的，非常耗时的，由于复杂的性质的远程图像潜力。
2007-02-13 cond-mat.soft
Continuum theory of electrostatic correlations at charged surfaces
在胶体科学、电动力学和生物学中，扩散电荷现象的标准模型是泊松-玻尔兹曼平均场论，由于静电相关性，该模型在多价离子和大表面电荷密度时失效。在本文中，我们基于Bazant-Storey-Kornyshev（BSK）框架的两个扩展制定了相关电解质的预测连续理论：（i）在带电界面处强制麦克斯韦应力连续性的物理边界条件，其支持稀连续模型电解质的接触定理，以及（ii）相关长度的标度关系，对于在带电平面和圆柱体周围的单组分等离子体，以及屏蔽平面表面的稀z：1电解质。在这些情况下，该理论准确地再现了从弱耦合到强耦合的蒙特卡罗模拟结果，并且对于更复杂的电解质和离子液体模型，扩展是可能的。
2020-02-13 cond-mat.soft
Effective electrostatic interactions in mixtures of charged colloids
我们提出了一个理论，有效的静电相互作用在多分散悬浮液中的带电大离子，推广到混合物的理论以前开发的单分散悬浮液。结合线性响应理论与微离子相关性的随机相位近似，我们粗粒的微离子自由度，推导出有效的宏离子-宏离子对电位和单体体积能量的一般表达式。对于带电硬球胶体的模型混合物，我们给出了明确的解析表达式。由此产生的有效对电位具有与线性化泊松-玻尔兹曼理论预测的相同的一般形式，但始终通过德拜屏蔽常数包含对宏观离子密度和排除体积的依赖性。体积能量取决于平均大离子密度，对自由能有贡献，因此可以影响去离子悬浮液的热力学性质。为了验证理论，我们计算径向分布函数的二元混合物的带相反电荷的胶体大离子的分子动力学模拟的粗粒模型（隐式微离子），有效的对电位作为输入。我们的结果与原始模型（具有显式微离子）的计算密集型蒙特卡罗模拟的相应结果密切一致。对具有大尺寸和电荷不对称性的混合物的模拟表明，带电纳米颗粒可以增强带电胶体的静电屏蔽。这里提出的理论奠定了未来的大规模建模的复杂混合物的带电胶体，纳米粒子和聚电解质的基础。
2013-08-16 cond-mat.soft
Mechanisms of electrostatic interactions between two charged dielectric spheres inside a polarizable medium: An effective-dipole analysis
本文通过有效偶极分析研究可极化介质中两个带电介电球的静电相互作用，发现当介质介电常数大于两球时，短距离下会出现极化诱导的异号电荷排斥，揭示了该反直觉现象背后的电荷分离与介质极化物理机制。
2025-02-04 cond-mat.soft
Influence of solvent polarization and non-uniform ion size on electrostatic properties between charged surfaces in an electrolyte solution
本文利用平均场方法研究了两个带相同或相反电荷的表面在电解质溶液中的静电性质，考虑了溶剂极化和非均匀尺寸效应。应用自由能的形式主义占不平等的离子大小和取向有序的水偶极子，我们推导出耦合和自洽的方程来计算带电表面之间的静电性能。相似电荷表面的静电性质取决于电荷对的大小，而不是共离子的大小。此外，静电势和渗透压之间的类似充电表面被发现是增加与增加counterweight的大小。另一方面，相反电荷的表面之间的对应关系与正离子和负离子的大小有关。对于带相反电荷的表面，具有不相等离子尺寸的电解质的静电势、溶剂分子的数密度和相对介电常数关于带电表面之间的中心线不对称。对于任何一种情况下，溶剂极化的考虑结果在静电势和渗透压的降低相比，没有效果的情况下。
2022-02-10 cond-mat.soft physics.chem-ph
Steric effect of water molecule clusters on electrostatic interaction and electroosmotic transport in aqueous electrolytes: a mean-field approach
我们从理论上研究了水分子团簇的尺寸效应，不仅对水溶液中两个带电表面之间的静电相互作用，而且对纳米流体通道中的电渗传输。应用自由能为基础的平均场的方法占不同大小的离子和水分子团簇，我们推导出一组耦合方程来计算带电表面之间的静电和电渗性能。我们验证了水簇的尺寸越小，纳米流体通道中的电渗传输越强。此外，我们发现，水簇的大小的增加会导致相似或相反电荷的平面表面之间的静电相互作用强度降低。
2022-02-09 cond-mat.soft
Regimes of strong electrostatic collapse of a highly charged polyelectrolyte in a poor solvent
我们进行了广泛的分子动力学模拟的情况下，当链是在一个崩溃的状态和静电相互作用，其特征在于减少Bjerrum长度$\ell_B$，在不良溶剂中的高度带电的柔性聚乙烯（PE）链是强的。我们发现存在几个子制度，$R_g \sim \ell_B^{-γ}$，在链$R_g$的回转半径的依赖$\ell_B$。与良溶剂相反，不良溶剂的指数$γ$主要取决于抗衡离子的大小和价态。为了解释不同的子制度，我们推广现有的反涨落理论的自由能链的体积相互作用的一个更完整的帐户。这些包括链单体之间、单体与抗衡离子之间以及抗衡离子本身之间的相互作用。我们还证明了凝聚反离子的存在可以改变链单体之间的有效吸引力，并影响第二维里系数的符号。
2016-09-21 cond-mat.soft
Complexation of oppositely charged polyelectrolytes: effect of ion pair formation
本文从理论上研究了带相反电荷的聚电解质在对称溶液中的络合作用。我们包括聚离子交联由于热可逆离子对的形成。考虑到热可逆聚离子团簇的结构，在随机相近似内计算静电自由能。离子缔合度自洽地从修改后的质量作用定律获得，该定律包括长程静电贡献。我们分析了三个络合驱动力的相对重要性：远程静电，离子缔合和范德华吸引力。确定了保证配合物稳定性的体系参数条件。
2004-07-20 cond-mat.soft
Tuning electrostatic interactions of colloidal particles at oil-water interfaces with organic salts
该研究针对油水界面胶体颗粒静电相互作用难调控的问题，通过向油相添加少量有机盐，实现了水/十六烷界面带电疏水微球间排斥作用的多数量级连续可调，并揭示了其缔合放电机制。
2023-05-03 cond-mat.soft
Electrostatic Interaction of Heterogeneously Charged Surfaces with Semipermeable Membranes
本文研究了带电壁面与中性半透膜的静电相互作用。壁由周期性条纹组成，其中电荷密度在一个方向上变化。该膜与电解质溶液的大容量贮液器接触，并通过无盐液体的薄膜与壁分离。一种类型的离子（小抗衡离子）渗透到间隙中，并产生距离依赖性膜电位，该膜电位由于间隙中抗衡离子云的重叠而转化为排斥性静电分离压力。为了量化它，我们使用两种互补的方法。首先，我们提出了一个平均场论的基础上线性化的泊松-玻尔兹曼方程和傅立叶分析。这些计算使我们能够估计在诱导的异质膜电位上的壁处的异质电荷模式的效果，以及作为间隙的函数的分离压力的值。其次，我们进行朗之万动力学模拟相同的系统与明确的离子。两种方法的结果在低表面电荷和小带隙时吻合得很好，但在高电荷时由于非线性而不同。这些结果表明，壁电荷的异质性可以导致静电排斥的巨大降低，这可以显着促进复杂的合成和生物系统中的自组装。
2013-07-17 cond-mat.soft
Electrostatic Interactions in Strongly-Coupled Soft Matter
带电软物质系统-如胶体分散体和带电聚合物-当引入高电荷价的中和抗衡离子时，由组成的带电粒子之间的吸引力主导。这种反直觉的效应表明，带电粒子之间的静电耦合很强，这基本上是由粒子表面附近的抗衡离子之间的静电相关性引起的。在本文中，吸引机制和结构的抗衡离子的相关性进行了讨论的基础上，最近的数值和分析研究和各种几何形状（平面，球形和圆柱形）的带电物体的强耦合的限制。
2005-08-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Weak and Strong-Coupling Electrostatic Interactions between Asymmetrically Charged Planar Surfaces
我们用广泛的蒙特卡罗模拟比较了两个不对称带电平板之间反离子介导的静电相互作用的弱耦合和强耦合理论。分析结果在弱耦合和强耦合的限制比较出色的模拟在各自的制度的有效性。该系统显示出令人惊讶的丰富的结构，在表面之间的相互作用，以及在弱耦合和强耦合限制的行为的基本定性差异。
2009-05-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Controlling electrostatic co-assembly using ion-containing copolymers : from surfactants to nanoparticles
在这篇综述中，我们解决了带电中性的二嵌段共聚物和带相反电荷的纳米胶体之间的静电络合的问题。我们发现，纳米胶体，如表面活性剂胶束和氧化铁磁性纳米粒子共享类似的性能时，与带电中性二嵌段混合。在临界电荷比以上，在直接混合条件下自发地形成核-壳分级结构。核壳结构的小角散射技术和透射电子显微镜的组合进行了鉴定。多能级物体的形成是由相反电荷之间的静电吸引和凝聚的反离子的释放驱动的。还描述了受分子生物学启发的替代混合过程。这里应用的方案包括筛选混合分散体的静电相互作用，然后例如通过透析逐渐除去盐。通过这些技术，带相反电荷的物质在它们可以相互作用之前被紧密混合，并且它们的缔合通过双稳态动力学来监测。其结果是，球形和棒状聚集体具有显着的超顺磁性和稳定性的性能。这些研究结果进行了讨论，在一个新的范例，处理的可能性，使用无机纳米粒子作为积木的设计和制造具有增强功能的supracolloidal组件。
2011-01-30 cond-mat.soft
Studies on electrostatic interactions of colloidal particles under two-dimensional confinement
本文研究了二维体系中不含盐离子的一对带电胶体粒子之间的有效静电相互作用。特别是，我们使用简化模型来阐明反离子分布中旋转涨落的影响。结果显示，在适当的条件下，有效的胶体吸引力。与此同时，在我们研究的大多数病例中，长距离排斥仍然存在。排斥力的产生是因为在二维空间中，带电胶体不能被反离子完全屏蔽，因为剩余的四极矩有助于更长距离的排斥。通过多重展开，我们发现在短距离观测到的吸引力主要来自高阶电矩之间的静电相互作用。我们认为，在这项工作中讨论的有吸引力的相互作用的情况是适用于带电的纳米粒子或胶体溶液与大离子的系统。
2010-06-22 cond-mat.soft
Binding of Oppositely Charged Membranes and Membrane Reorganization
我们考虑两个刚性膜之间的静电相互作用，不同的表面电荷密度相反的符号，在水溶液中，没有添加盐。得到了非线性Poisson-Boltzmann方程的精确解，并讨论了其物理意义。我们还计算了静电对自由能的贡献，并讨论了库仑相互作用产生的带电脂质的每个头群的面积的重正化。
1998-12-17 cond-mat.soft
The sediment of mixtures of charged colloids: segregation and inhomogeneous electric fields
我们从理论上研究了具有不同浮力质量和/或电荷的胶体颗粒的稀二元、三元和多分散混合物的沉降扩散平衡。我们专注于低盐制度，在那里的熵的筛选离子驱动自发电荷分离和形成一个不均匀的宏观电场。由此产生的电力解除胶体对重力，产生高度非气压，甚至非单调的胶体密度分布。最深刻的影响是分离成具有相等质量/电荷的胶体层的现象，包括重胶体物质漂浮在较轻物质上的可能性。
2005-04-18 cond-mat.soft
Origin of long-ranged attraction between like-charged particles at water-air interface
本文分析了水-气界面上同电荷粒子间静电相互作用的本质。我们表明，这些对象之间的长程静电偶极吸引力普遍存在。我们的结果提供了一个自然的机制来解释实验观察到的水-空气界面上捕获的电荷相似的物种之间的吸引力。我们推测，一个类似的（但可能较弱）的机制也存在于水-固界面附近的颗粒。
2007-03-26 cond-mat.soft
Electrostatically swollen lamellar stacks and adiabatic pair potential of highly charged plate-like colloids in an electrolyte
我们表明，描述屏蔽静电相互作用在一个定期堆叠的刚性平行相同的带电板状胶体内的本地密度泛函理论的方法，一般会导致膨胀行为。在同一框架内，我们发现，一对这样的板浸入电解质之间的有效电位是排斥在所有的距离。这个一般结果是在与所上，筱原和Smalley提出的理论相矛盾，我们批评和彻底重新考虑，以显示如何这两种方法可以调和。
2001-06-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Extended sedimentation profiles in charged colloids: the gravitational length, entropy, and electrostatics
我们用共聚焦显微镜测量了胶体模型系统的平衡沉降曲线。通过调整相互作用，我们已经确定了硬球类相互作用极限下的引力长度，并使用相同的粒子，测试了最近的理论[R.van Roij，J. Phys. Cond. Mat. 15，S3569，（2003）]，其预测了由于自发形成的宏观电场，在具有长程排斥的带电胶体的情况下显著延长的沉降分布。对于类硬球系统，我们发现引力长度与预期相符。通过调整的浮力的胶体颗粒，我们已经表明，平均场流体静力平衡的描述，甚至出现举行的情况下，胶体体积分数的变化显着的长度尺度上的颗粒尺寸。具有长程排斥作用的胶体的扩展沉降剖面在理论上得到了很好的描述。令人惊讶的是，该理论甚至似乎在胶体之间的相互作用（没有明确建模）发挥相当大作用的浓度下也成立。
2004-11-09 cond-mat.soft
Electrostatic Interactions between Janus Particles
在本文中，我们研究的'Janus'球的静电性质与不平等的电荷密度在两个半球。我们介绍了一种方法来比较连续模型蒙特卡罗模拟的离子双层（平均场）的非线性泊松-玻尔兹曼理论的预测。我们还通过平均场场论推导出了描述Janus粒子对相互作用的实用DLVO式表达式。使用一个大的参数集，我们能够探测的泊松-玻尔兹曼近似的有效性范围，从而DLVO类理论，这样的粒子。对于均匀带电的球体，这个范围对应的范围，预测由场理论研究均匀带电的平面。此外，我们发现类似的范围与Janus型电荷分布的胶体。我们介绍的技术和参数显示出更广泛的带电图案化粒子的未来研究的希望。
2012-09-17 cond-mat.soft
Determination of the zeta potential for highly charged colloidal suspensions
我们使用混合介观模型计算嵌入胶体悬浮液中的带电粒子的表面静电势或zeta电位$ζ$。我们表明，对于弱扰动电场，在电泳过程中的稳态下获得的$ζ$的值是统计上无法区分的热力学平衡从$ζ$。我们量化了反离子浓度对$ζ$的影响。我们还评估了相关的晶格分辨率的计算$ζ$和讨论如何确定有效的静电半径。
2011-02-24 cond-mat.soft
Strong coupling electrostatic theory of polymer counterions close to planar charges
强耦合现象，如带相同电荷的大离子吸引、带相反电荷的大离子排斥、电荷重整化或电荷反转，已知是由多价抗衡离子介导的。大多数理论将抗衡离子视为点电荷，并通过测量库仑相互作用强度的单个耦合参数来描述系统。在许多生物系统中，抗衡离子是高度带电的，并且具有有限的尺寸，并且可以通过聚电解质很好地描述。这些聚合物抗衡离子的形状和取向在这些系统的热力学中起着重要作用。在这项工作中，我们应用场理论描述的强耦合制度的聚电解质。我们计算了棒状聚合物反离子分别被一个和两个带电壁限制的特殊情况。讨论了棒状抗衡离子的几何形状和壁面排斥体积对棒状抗衡离子的密度、压强和自由能的影响。
2015-11-11 cond-mat.soft
Pulling a DNA molecule through a nanopore embedded in an anionic membrane: tension propagation coupled to electrostatics
我们考虑静电力的影响，驱动易位动力学的一个灵活的被拉过纳米孔的头部单体上的外力。为此，我们增加了等通量张力传播（IFTP）理论与静电的带负电荷的生物聚合物拉通过纳米孔嵌入在一个类似的带电荷的阴离子膜。我们表明，对于现实的情况下，如单链DNA，易位动力学在低盐筛选是弱的，在有限的负膜电荷出乎意料地加速，尽管大的排斥静电相互作用的聚合物线圈上的{ \it顺}侧和带电的膜。这是由于在移位过程中线圈的静电势能的快速释放，导致有效的吸引力，有助于末端驱动移位。加速导致非单调的聚合物长度和膜电荷依赖性的指数$α$，其表征具有长度$N_0$的聚合物的移位时间$τ\propto N_0^α$。在长链聚合物$N_0\gtrsim500$的制度，易位指数超过其上限$α=2$先前观察到的相同的系统没有静电相互作用。
2020-07-04 cond-mat.soft
Anomalous Multipole Expansion: Charge Regulation of Patchy, Inhomogeneously Charged Spherical Particles
电荷调节是生物和胶体系统中静电学的一个重要方面，其中电荷通常不是固定的，而是取决于环境变量。在这里，我们分析的电荷调节机制在斑片状，不均匀带电的球形粒子，如球状蛋白质，胶体，或病毒。与多极膨胀的不均匀带电的球形表面，电荷调节机制的线性近似的水平上示出，导致不同的多极矩之间的混合取决于它们的电容-相对于静电势的电荷分布的响应函数。这是在离子屏蔽存在下分子静电学的另一个异常特征。我们证明了电荷调节的影响，对几个例子的不均匀带电的球形粒子，表明它会导致显着的变化，在他们的多极矩。
2018-05-31 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Counterion-Mediated Weak and Strong Coupling Electrostatic Interaction between Like-Charged Cylindrical Dielectrics
我们研究了有效的反离子介导的静电相互作用之间的两个带相同电荷的电介质圆柱体浸没在一个连续的电介质中含有中和移动反离子。我们专注于由于圆柱形核与周围电介质之间的介电失配而引起的图像电荷的影响，并在弱静电耦合和强静电耦合的两个极限（对应于，例如，分别涉及具有单价和多价抗衡离子的体系）。与广泛的蒙特卡罗模拟表现出良好的一致性与限制弱耦合和强耦合的结果，在各自的制度的有效性的结果进行了比较。
2010-03-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Effect of Bjerrum pairs on electrostatic properties in an electrolyte solution near charged surfaces: A mean-field approach
在本文中，我们调查的后果离子缔合，再加上考虑有限尺寸效应和取向有序的Bjerrum对以及离子和水分子，在带电表面附近的双电层。本文从晶格统计力学考虑离子、Bjerrum对和溶剂分子的有限尺寸和有限偶极矩出发，考虑Bjerrum对的形成，导出了Bjerrum对数密度、阳离子/阴离子数密度和水分子数密度的数学表达式。我们揭示了几个重要的现象。首先，它表明，我们的方法自然产生的Bjerrum对和离子之间的解离-缔合平衡的平衡常数。其次，在低的表面电荷密度，Bjerrum对的体积浓度的增加，提高了介电常数，降低了微分电容。接下来，对于在醇电解质溶液中的Bjerrum对具有高的偶极矩值的情况，Bjerrum对数密度随着与带电表面的距离减小而增加，并且微分电容和介电常数与具有较低值的Bjerrum对偶极矩的情况相比是高的。最后，我们表明，在浓度和偶极矩的Bjerrum对的差异，可以导致一些变化，在两个相似的带电表面之间的渗透压。
2022-02-04 cond-mat.soft
Effect of solvent polarization on electric double layer of a charged soft surface in an electrolyte solution
本文采用平均场方法，考虑非均匀尺寸效应和溶剂极化，研究了带电软表面附近的双电层。基于自由能模型，通过求解包括泊松方程在内的耦合微分方程，数值求解了水和离子的静电势和数密度。我们发现，溶剂的极化显着影响静电势，离子数密度和介电常数在带电的软表面附近的电解质溶液。我们证明了溶剂极化的考虑增加了唐南势的大小。我们还表明，在固定电荷层内的抗衡离子和共离子的数密度略小于溶剂极化时，不考虑。离子尺寸的增加增强了溶剂极化对带电软表面固定带电层内静电性质的影响。在高表面电荷密度区，由于水的极化作用，水偶极子的介电常数和数密度显著降低。
2022-02-09 cond-mat.soft
Plastic Instabilities in Charged Granular Systems: Competition between Elasticity and Electrostatics
静电理论保留电荷，但允许偶极激发。弹性理论保留偶极，但允许四极（Eshelby样）塑性事件。带电的非晶颗粒系统是有趣的，在他们自己的权利，在这里，我们专注于他们的塑性不稳定性，并检查他们的机械响应外部应变和外部电场，暴露弹性和静电之间的竞争。本文提出了一个通用模型，其机械不稳定性进行了检查，并提出了理论分析。塑性不稳定性作为鞍结分叉进行了讨论，可以完全理解的特征值和特征函数的相关海森矩阵。该系统展示了描述电极化的强度和应力如何受应变和电场影响的模量。这些模量的理论表达式提供和比较的数值模拟中的测量。
2020-05-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
On phase behavior and dynamical signatures of charged colloidal platelets
通过蒙特卡罗模拟和动力学表征，研究了带电薄片悬浮液中各向异性排斥体积和排斥静电相互作用之间的竞争，发现在非线性Poisson-Boltzmann形式下得到的带电薄片间静电势的原始各向异性，不仅合理化的一般特点的复杂相图的带电胶体血小板，如三水铝石和Beidellite粘土，但也预测存在的新结构。此外，我们发现了一个强大的放缓的动力学增加密度的证据。
2013-06-18 cond-mat.soft
Long-range electrostatic interactions between like-charged colloids: steric and confinement effects
在修正的Poisson-Boltzmann理论的框架内，考虑微离子的空间效应，我们证明了分析，在封闭的电解质中浸没的电荷相同的胶体之间的有效对相互作用是排斥的。我们的方法包括和扩展以前已知的结果的情况下，完全限制，并进一步纳入了有限大小的微离子，这是不存在的标准泊松-玻尔兹曼理论。
1999-09-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Electrostatic complexation of spheres and chains under elastic stress
本文研究了高电荷半柔性聚电解质与带相反电荷的大离子的络合作用。在标度参数的基础上，我们讨论了所得到的复合物如何依赖于的持久长度的盐的浓度，以及链和大离子的大小和电荷。我们研究的情况下，首先与一个单一的球络合物，并计算链的包裹长度。然后，我们将我们的考虑扩展到复杂的涉及许多包裹的领域和研究合作的影响。评价了这种复合物在外部变形下的力学性能。
2001-06-18 cond-mat.soft
Counter-ion release and electrostatic adsorption
研究了刚性粒子（PE）靠近带相反电荷表面时的有效电荷。弱（退火）和强带电PE与凝聚抗衡离子（如DNA）的情况下进行了讨论。在最有趣的情况下，吸附到低介电常数的基板（如脂质膜或云母片）的凝聚抗衡离子并不总是释放的PE接近基板，因为图像电荷效应的主要重要性。对于吸附到具有自由移动电荷的表面上，图像电荷效应变得不那么重要，并且通常预期完全释放。
2000-01-21 cond-mat.soft
Comment on "Long-range electrostatic interactions between like-charged colloids: Steric and confinement effects"
在最近的一项研究[Phys.Rev.E60，6530（1999）]中，Trizac和Raimbault表明，即使考虑到微离子的大小或限制圆柱体的有限纵向延伸，浸入圆柱形限制电解质中的带电胶体之间的有效对相互作用仍然是排斥的。与他们的主张相反，我们认为有限纵向约束的情况下并不总是产生排斥相互作用，为了说明这一点，我们还提供了一个简单的例子。
2001-04-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-consistent field model for strong electrostatic correlations and inhomogeneous dielectric media
电解质的静电相关性和可变介电常数对于探索水溶液中界面的许多化学和物理性质是必不可少的。我们提出了一个连续的静电模型的自洽场论的框架内处理这些影响。该模型结合了空间或场依赖的介电常数和排除离子尺寸效应的相关能量。这导致自能修正的Poisson-Nernst-Planck或Poisson-Boltzmann方程以及自能和介电函数的状态方程。我们表明，离子的大小是一个有限的非均匀介质中的离子的自能量预测的重要性。本文提出了一个广义Debye-Huckel方程的渐近近似解，该方程已被证明能捕获离子相关和介电自能。通过模拟大离子周围的离子分布，表明改进的自洽场模型与基于粒子的蒙特卡罗模拟相一致。对对称和非对称电解质的数值计算结果表明，该模型能够预测多价界面离子存在下的高相关区的电荷反转，这超出了平均场论，并且由于介电常数的空间或场依赖性，对双层结构也有很强的影响.
2014-12-10 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.comp-ph
Electrostatic interaction between SARS-CoV-2 virus and charged electret fibre
虽然几乎任何一种口罩都能提供一定的保护，防止不同大小的颗粒和病原体，但最有效的口罩是利用分层结构，其中一层或多层是带电的。该驻极体层对于难以捕获的小颗粒的有效过滤是必不可少的，但是关于颗粒和驻极体纤维上的电荷以及直接环境的影响的静电捕获的确切性质仍然不清楚。在这里，我们详细探讨了一个单一的带电驻极体纤维和SARS冠状病毒-2病毒模型的表面之间的静电相互作用。使用Poisson-Boltzmann静电耦合到一个详细的尖峰蛋白质电荷调节模型，我们展示了如何pH值和盐浓度急剧改变的规模和相互作用的迹象。此外，最接近驻极体纤维的几个刺突蛋白的构型对于相互作用的强度和它们在病毒上的总数一样重要，这是刺突蛋白电荷调节的直接结果。我们的工作结果阐明了病毒静电的细节，并有助于有效的病毒过滤机制的一般理解。
2021-04-07 cond-mat.soft physics.bio-ph
Ion Induced Lamellar-Lamellar Phase Transition in Charged Surfactant Systems
我们提出了一个模型的液-液相变中观察到的渗透压测量某些带电的层状形成两亲物。模型自由能结合平均场静电和唯象非静电相互作用，而解离的反离子的数量被视为一个可变的自由度，确定自洽。该模型，因此，加入了两个著名的理论：泊松-玻尔兹曼理论的离子溶液之间的充电laminates，和朗缪尔-弗鲁姆金-戴维斯吸附等温线修改帐户带电吸附物种。最小化适当的自由能为每个层间距，我们发现的离子密度分布和由此产生的渗透压。虽然在简单的Poisson-Boltzmann理论的渗透压等温线总是光滑的，我们观察到一个不连续的液-液相变时，Poisson-Boltzmann理论是自洽增强的Langmuir-Frumkin-Davies吸附。这种相变取决于每个两亲性头基的面积，以及反离子与层状结构的非静电相互作用，以及反离子结合和反离子解离的表面活性剂之间的相互作用。耦合横向相变在双层平面与静电相互作用的散装，我们的研究结果提供了一个定性的解释DDABr（didecyldimethylammonium bromide）的相变的存在，但其明显缺乏的氯化物和碘化物同系物。更多的定量比较与实验需要更好地理解微观基础的唯象模型参数。
2006-01-18 cond-mat.soft
Electrostatic interactions mediated by polarizable counterions: weak and strong coupling limits
研究了由具有静态极化率的带电粒子组成的非均匀库仑流体的统计力学。我们推导了弱耦合和强耦合近似，并计算了带电荷边界的平面介质平板几何中的配分函数。我们调查的密度分布和分离压力的两种近似。非极化抗衡离子的情况下的比较表明，极化带来的重要差异的抗衡离子的密度分布，以及电荷介导的电介质界面之间的静电相互作用。
2012-08-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mechanism of chain collapse of strongly charged polyelectrolytes
我们进行了广泛的分子动力学模拟的带电荷的聚合物在一个良好的溶剂中的制度，其中链是崩溃。我们分析了回转半径$R_g $对约化Bjerrum长度$\ell_B$的依赖关系，发现了两种不同的机制。在第一种情况下，称为弱静电状态，$R_g \sim \ell_B^{-1/2}$，这只与反离子涨落理论的预测一致。在第二个，称为强静电制度，我们发现$R_g \sim \ell_B^{-1/5}$。为了解释新的制度，我们修改了反涨落理论。
2016-06-07 cond-mat.soft
Nonadditivity of Polymeric and Charged Surface Interactions: Consequences for Doped Lamellar Phases
我们从理论上探讨了介电聚合物的存在引起的离子溶液中带电表面之间的相互作用的修改。虽然链是中性的，但聚合物物理学和静电学是耦合的;表面内电场极化任何低介电常数物质（例如，聚合物）溶解在高介电常数溶剂中（例如，水）。这种耦合增强了从表面的聚合物耗尽，并增加了静电相互作用的筛选相对于一个模型，该模型将聚合物和静电效应作为独立的。结果，离子对表面间渗透相互作用的贡献范围减小，而聚合物的贡献范围增大。这些变化以非加性方式修改总相互作用。平行表面的结果的基础上，我们研究这种耦合的聚合物掺杂的近晶相行为的影响。
2005-07-30 cond-mat.soft
Electrostatic stability and encapsidation of charged nano-droplets
我们调查的静电稳定性的带电液滴，建模为可渗透的，带电的球体，和他们在薄的，任意带电的纳米壳，沉浸在一个中和不对称的电解质背景的epidsidation。后者由一价（正和负）离子的浴溶液中的小浓度的可移动多价抗衡离子组成。我们使用广泛的蒙特卡罗模拟调查的空间分布的多价抗衡离子和它们的渗透压的球形纳米壳的边界表面上的静电分量。渗透压可以是负的（向内的压力），正的（向外的压力）或零，这取决于系统参数，如液滴的电荷密度，壳的电荷密度，和电解质筛选，从而确定纳米容器的稳定性。多价抗衡离子的反直觉效应包括具有较大电荷密度的带电液滴的增加的稳定性、在具有与带电液滴相同符号的电荷密度的双壳化壳的情况下增加的稳定性、以及完全免除双壳化壳的可能性，其限制效应由多价抗衡离子接管。这些戏剧性的效果是在传统的平均场的图片，这特别意味着，一个更高度带电的球形液滴应该是静电不太稳定，因为它的更大的（排斥）自能形成鲜明对比。
2013-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Polyelectrolyte Multilayering on a Charged Sphere
本文用蒙特卡罗模拟研究了高\textit{oppositely}荷电柔性聚电解质在带电球表面上的吸附。在每个步骤中，通过单价抗衡离子（阴离子和阳离子）的存在来确保电中性。我们详细研究了\textit{equilibrium}复合物的结构。我们的调查的前几层形成强烈表明，多层在球形几何是不可能的，作为一个平衡过程，纯静电相互作用。我们特别关注特定（非静电）短程吸引力相互作用的影响（例如，Van der Waals）对多层膜稳定性的影响。
2003-06-16 cond-mat.soft
Electrostatics in soft matter
介绍了静电在软物质中作用的最新研究进展。大量的材料含有从分子尺度（例如，电解质）到介观/宏观的（例如，带电胶体颗粒或聚电解质）。它们的（微观）结构和物理化学性质特别是由著名的和可怕的长程库仑相互作用决定的。特别是理论和模拟方面，包括实验动机，将进行讨论。
2008-11-27 cond-mat.soft
Use of Superparamagnetic Nanoparticle/Block Copolymer Electrostatic Complexes as Contrast Agents in Magnetic Resonance Imaging
在过去的几年里，我们研究了纳米胶体和带相反电荷的聚合物之间的络合作用。研究的纳米胶体是离子表面活性剂胶束和无机氧化物纳米颗粒。对于聚合物，我们使用均聚电解质和嵌段共聚物与线性和梳状结构。通常，带相反电荷的物质之间的吸引相互作用很强，因此，简单混合含有分散组分的溶液会产生沉淀或相分离。我们已经开发出控制静电驱动吸引力和保持混合溶液稳定性的方法。通过这些方法，我们设计了新的核-壳纳米结构，例如用聚合物和氧化铁超顺磁性纳米颗粒获得的那些。在本报告中，我们表明，静电络合可用于定制新的功能化纳米粒子，我们提供的例子相关的生物医学应用领域的造影剂的磁共振成像。
2007-01-26 cond-mat.soft
Electrostatic Depletion Force in Complex Coacervates
本研究通过分子动力学模拟发现复合凝聚层中存在驱动客体大分子聚集的静电耗尽力，填补了高电荷拥挤液体分子物理的知识空白，为合成原始细胞与药物递送系统设计提供参考。
2025-08-02 cond-mat.soft
