Electro-osmotic properties of porous permeable films
平坦固体载体上的可渗透多孔涂层显著影响其静电和电动性质。现有的工作集中在简化的情况下，如弱电荷和/或厚多孔膜，与有限的理论指导。在这里，我们考虑任何给定的体积电荷密度的涂层的一般情况下，并获得分析公式的静电电位分布，有效的任何膜厚度和盐浓度。它们使我们能够分析计算在固体支持物和在与外部电解质的界面处的电位之间的差异，这是确定可渗透涂层的功能的关键参数。我们的分析提供了一个框架，用于解释和预测特定的多孔膜的超级性能，从增强的离子吸收到巨大的电渗流放大。这些结果与水凝胶和沸石涂层、多孔碳和离子交换树脂、刷子等相关。
2020-09-18 cond-mat.soft physics.chem-ph
Effects of RNA branching on the electrostatic stabilization of viruses
许多单链（ss）RNA病毒从衣壳蛋白亚基和核酸自组装以形成感染性病毒体。据信，带负电荷的RNA和带正电荷的病毒衣壳蛋白之间的静电相互作用驱动了包装，尽管越来越多的证据表明病毒RNA的序列也在包装中起作用。特别地，该序列将决定ssRNA在溶液中可能采用的二级结构。在这项工作中，我们使用平均场论来研究如何结合静电相互作用的RNA的二级结构影响组装的效率和组装的病毒粒子的稳定性。我们表明，RNA的二级结构可能会导致负渗透压，而线性聚合物在相同的条件下会导致正渗透压。这可能表明，分支结构使RNA更有效地包装和病毒粒子更稳定。
2016-08-09 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Pattern formation and glassy phase in the $ϕ^4$ theory with screened electrostatic repulsion
我们研究了具有短程吸引力和竞争的长程屏蔽排斥力的系统的结构性质。该模型包含了聚合物溶液中带电胶体之间有效相互作用势的基本特征，并为这些体系的平衡相图提供了新的见解。在自洽的Hartree近似，并通过使用一个副本的方法，我们表明，不同的参数的排斥势和温度产生相共存，层状和玻璃相。我们的研究结果强烈表明，在带电胶体中观察到的簇相可能是潜在的平衡层状相的签名，隐藏在实验时间尺度上。
2006-02-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Electrostatic interactions in concentrated protein solutions
提出了一种计算蛋白质浓溶液静电自由能的近似方法。我们的方法使用一个细胞模型和帐户的库仑能量和熵成本的唐南盐分区。前一项是通过线性化的泊松-玻尔兹曼方程周围的非零平均电位计算，而第二项是使用经验修改，以重现稀溶液的极限的jelterm近似计算。结合短程结合相互作用，使用平均球近似计算时，我们的模型再现牛血清白蛋白溶液的渗透压测量。我们还使用我们的自由能来计算盐依赖的移位在临界温度的溶菌酶解决方案，并显示为什么预测的盐之间的分配稀相和密相已被证明实验难以捉摸。
2013-04-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
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
Adhesion Mediated by Competition of Ligand-Receptor Binding Against the Lateral Osmotic Pressure of Mobile Repellers
最近开发了一个模型系统来研究粘附。它由一个巨大的脂质双层囊泡与重建的脂聚合物（排斥），以及与脂配体识别的受体覆盖基板。从理论上研究了该体系的粘附性。弱粘附状态是由膜与基底之间的引力竞争和波动排斥所决定的。紧密粘附的状态是由配体-受体结合和移动排斥分子的横向渗透压的竞争形成的。由于囊泡参数的离散性，在相图上弱粘附区和紧粘附区被一个过渡区分隔开。
2004-08-25 cond-mat.soft
Electrostatic repulsion-driven crystallization model arising from filament networks
用唯象模型描述了约束条件下通过长程排斥相互作用的纤维网络中纤维束的结晶过程。该模型表明，通过相互作用的限制潜力和磁丝排斥的六方晶体秩序的形成。讨论了短屏蔽区和大屏蔽区两种不同的晶化机制，并绘制了相图。对大束的模拟预测了成束细丝内存在拓扑缺陷。这种静电排斥驱动的结晶模型产生于研究细丝网络，甚至可以找到一个更普遍的背景扩展到带电胶体系统。
2013-05-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Non-linear Osmotic Brush Regime: Simulations and mean-field theory
我们采用理论分析和分子动力学模拟技术研究了渗透态下的微刷。在模拟中，在中等Bjerrum长度，我们观察到刷的高度随接枝密度弱，在接受的比例定律，预测刷的厚度独立的接枝密度相反。我们表明，这种行为可以解释考虑横向静电效应（在非线性泊松-玻尔兹曼理论）结合横向和纵向自由度之间的耦合，由于保守的聚合物体积（这是忽略的缩放参数）。我们还考虑到非线性弹性的链，这使得显着的影响，因为链几乎完全拉伸的渗透制度。结果表明，所有这些因素导致作为接枝密度的函数的刷高度的非单调行为。在大的接枝密度下，由于体积约束，刷高度随着接枝密度的增加而增加。在较小的接枝密度下，我们获得了链的重新伸展以降低接枝密度，这是由横向静电作用和聚电解质链上的反离子凝聚过程引起的。这些结果是假设所有的抗衡离子被捕获内的刷，这是有效的足够长的链大的电荷分数。
2005-04-18 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
Structure and Osmotic Pressure of Ionic Microgel Dispersions
我们研究了离子微凝胶水分散体的结构和热力学性质，离子微凝胶是一种具有不寻常相行为的软胶体凝胶颗粒。从一个粗粒度的模型的微凝胶大离子作为带电的球体是可渗透的微离子，我们进行模拟和理论计算，使用两个互补的实现泊松-玻尔兹曼（PB）理论。在一个单组分模型中，基于有效的静电对相互作用的线性屏蔽近似，我们进行分子动力学模拟来计算大离子-大离子径向分布函数，静态结构因子和大离子对渗透压的贡献。对于同一模型，使用自由能的变分近似，我们计算了宏离子和微离子对渗透压的贡献。在一个球形细胞模型，它忽略了宏观离子的相关性，我们解决了非线性PB方程计算微离子分布和渗透压。通过比较PB理论的单组分和细胞模型的实现，我们证明了线性屏蔽近似是有效的适度带电的微凝胶。通过进一步比较细胞模型预测与模拟数据的渗透压，我们图表细胞模型的限制，在预测含盐分散体的渗透压。
2015-01-23 cond-mat.soft
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
Structural and electrostatic properties between pH-responsive polyelectrolyte brushes studied by augmented strong stretching theory
在本文中，我们研究的静电和结构特性之间的pH值响应的刷层，通过使用强拉伸理论占排斥体积相互作用，密度的可充电站点和玻恩之间的内部和外部的刷层的能量差。在自由能的框架下，我们得到自洽场方程，以确定两个pH值响应刷之间的静电特性。我们阐明，在两个pH值响应刷之间的区域中，在中心线处的静电势和渗透压的增加，不仅与排除体积相互作用，但也与密度的可充电位点上的一个可充电的分子。重要的是，我们澄清，当两个pH值响应的刷接近对方，刷的厚度变得短，一个大的排除体积相互作用和一个大密度的可充电网站产生增强的合同的刷。此外，我们还演示了如何影响的pH值，库恩单体的数量，带电位点的密度，相邻的刷之间的横向间距，库恩长度上的静电和结构性质的两个刷之间的排斥体积相互作用的影响。最后，我们研究了玻恩能量差对刷毛厚度和两个pH响应刷毛之间渗透压的影响。
2022-08-30 cond-mat.soft physics.chem-ph
Electrostatic interaction of neutral semipermeable membranes
我们考虑由半渗透膜包围并由无盐液体的薄膜分隔的盐的本体溶液之间的渗透平衡。虽然膜是中性的，但膜分子的抗衡离子渗透到间隙中并导致空间电荷分离。这引起了距离依赖性膜电位，其转化为排斥性静电分离压力。从非线性Poisson-Boltzmann方程的解，我们得到的电位和离子的分布。然后，我们推导出一个明确的公式施加在膜上的压力，并表明它偏离经典的范特霍夫的渗透压表达式。这种差异被解释在排斥性的静电分离的压力源自间隙内的对流云的重叠。我们还开发了一个简化的理论基础上的线性化泊松-玻尔兹曼方法。提供了与电解质的原始模型的模拟的比较，并且证实了理论预测的有效性。除了中性表面可以排斥的基本结果之外，这种机制不仅有助于控制活细胞、细菌和囊泡的粘附和长程相互作用，而且还使我们能够论证静电相互作用在决定由半透膜限制的系统的行为和功能方面应该起着巨大的作用。
2012-01-18 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
Ion partitioning effect on the electrostatic interaction between two charged soft surfaces
我们从理论上研究了两个带电表面之间的静电性能与接枝层在电解质水溶液中通过使用泊松-玻尔兹曼方法占离子分配。为了考虑离子分配效应，我们专注于静电性能的变化，由于在介电常数的不同的导电层和电解质水溶液。我们发现，离子分配增强了两个带电的软表面之间的区域的静电势，从而增加了两个带电的软表面之间的静电相互作用。离子分配效应对渗透压的影响不仅随介质层厚度和德拜长度的增加而增强，而且随离子半径的减小而增强。
2022-02-04 cond-mat.soft
Counterion-Induced Swelling of Ionic Microgels
当离子微凝胶颗粒分散在溶剂中时，其溶胀至平衡尺寸，该平衡尺寸由静电力和弹性力之间的平衡控制。通过改变外部刺激（例如$p$ H、盐浓度和温度）来调节粒度与药物递送、微流体和过滤相关。为了模拟离子微凝胶的溶胀，我们推导出一个统计力学定理，该定理在细胞模型中被证明是精确的，用于可渗透胶体大离子内对渗透压的静电贡献。应用该定理，我们演示了如何在离子微凝胶内的抗衡离子的分布决定的内部渗透压。通过结合的静电压力，我们计算通过泊松-玻尔兹曼理论和分子动力学模拟，与弹性压力，通过Flory-Reynner理论建模的溶胀的聚合物网络，我们展示了如何去溶胀的离子微凝胶随着颗粒浓度的增加，可以导致从平衡离子的重新分配，减少静电压力。静电压力的线性近似，这证明非常准确，提供了物理的洞察力，大大简化了实际应用的数值计算。通过与实验结果的比较，解释了去离子悬浮液中软颗粒随浓度的增加而衰减的原因，以及在较高的离子强度下，这种效应被抑制的原因。均匀理想气体近似的失败，充分考虑到反离子诱导的消胀下面紧密堆积的微凝胶是由于忽略的空间变化的反离子密度分布和静电压力的不完全中和的大离子。
2016-10-04 cond-mat.soft
A simple model for semipermeable membrane: Donnan equilibrium
本文研究了一个被半透膜限制的电解质溶液中大离子的模型。考虑薄膜有限厚度，薄膜两面均匀带电。该模型明确地包括静电和尺寸颗粒的相关性。我们的研究主要集中在大离子在膜表面的吸附和渗透压。渗透压的理论预测与实验结果吻合较好。
2003-11-03 cond-mat.soft
Osmotic Swelling Behavior of Surface-Charged Ionic Microgels
本研究结合非线性泊松-玻尔兹曼理论与分子动力学模拟，研究表面带电离子型微凝胶的溶胀行为，发现其去溶胀速度快于体积带电微凝胶，且溶胀行为受电荷分布及微凝胶、盐的本体浓度影响。
2023-12-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Optimized Baxter Model of Protein Solutions: Electrostatics versus Adhesion
本文建立了球形蛋白质在屏蔽静电和恒定粘附作用下相互作用的理论，其中有效粘附参数由自由能的变分原理优化。第二维里系数的分析方法首先概述了通过平衡排斥静电对裸露的粘附力的一部分。一个理论类似的精神是在非零浓度的假设一个适当的巴克斯特模型作为参考状态。在自由能的函数展开中的一阶项被设置为等于零，其确定作为盐和蛋白质浓度的函数的有效粘附。由此产生的理论示出有相当好的预测能力的第二维里系数和渗透压或可压缩性的溶菌酶高达约0.2体积分数的离子强度依赖。
2004-04-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Electrostatic Attraction between Overall Neutral Surfaces
在最近的实验中，两个带有正电荷域和负电荷域的整体中性表面（“补丁”）在浸入离子溶液中时表现出长程吸引力。出于实验的动机，我们计算分析的泊松-玻尔兹曼框架内的表面之间的渗透压，使用表面平均自由能的变分原理。静电势的计算超出了线性德拜-休克尔理论，产生了{ \it整体吸引力}在大的表面间的分离，在很宽的范围内的系统的控制长度尺度。特别是，吸引力更强，并发生在较小的间距较大的尺寸和电荷密度的表面补丁。在这个大的补丁限制，我们发现，吸引-排斥交叉分离成反比的补丁电荷密度的平方和德拜屏蔽长度。
2016-07-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Non-specific DNA-protein interaction: Why proteins can diffuse along DNA
DNA结合蛋白的结构使其能够与DNA上的特定靶位点发生强相互作用。然而，最近的单分子实验报道，蛋白质可以在DNA上扩散。这表明蛋白质和DNA之间的相互作用在目标搜索过程中发挥作用，即使远离特定位点。目前还不清楚这些非特异性相互作用如何优化搜索过程，以及蛋白质结构如何发挥作用。每个核苷酸都带负电荷，人们可能会认为DNA-BP的正表面应该静电塌陷到DNA上。在这里，我们通过蒙特卡罗模拟和分析计算表明，在纳米范围内存在两个相反电荷的大分子之间的反直觉排斥。我们还表明，这种排斥是由于被困在界面处的离子所施加的渗透压的局部增加。对于DNA-BPs的凹形状，以及对于现实的蛋白质电荷密度，我们发现排斥力在距离DNA一定距离处将蛋白质推到自由能最小值。因此，存在一条有利的路径，蛋白质可以沿着该路径滑动而不与DNA碱基相互作用。当蛋白质遇到其靶时，渗透屏障被氢键相互作用完全抵消，从而使序列识别成为可能。
2009-02-16 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Equation of State of Colloidal Membranes
在非吸附性聚合物的存在下，单分散的棒状胶体组装成一个棒状长度的厚的液体状单层，称为胶体膜。胶体膜内的棒的密度由包封聚合物悬浮液施加的渗透压与胶体棒之间的排斥力之间的平衡决定。我们开发了一种微流控装置，用于连续观察隔离膜，同时动态控制聚合物悬浮液的渗透压。使用这种技术，我们测量了膜棒密度在一个范围内的渗透压比更宽的是什么是平衡样品中可访问的。随着密度的增加，我们观察到一个一级相变，其中的平面膜顺序从二维流体转化为二维固体。在低渗透压的限制下，我们测量了单个杆从膜上蒸发的速率。所开发的微流控技术可广泛适用于各种软材料的原位研究，以及它们的性质如何取决于溶剂的组成。
2019-05-30 cond-mat.soft
Electrostatic cooling in Ion-Exchange Membranes
在离子交换膜工艺中，离子和水在流体静压、离子化学势和电势（电压）的梯度的影响下流动，导致溶剂流动、离子通量和离子电流。在膜的外表面，形成双电层（EDL）（唐南层）。当电流流过膜时，我们认为，除了焦耳加热的大部分的膜和膜外的电解质中，也有静电加热和冷却的EDLs。此外，当流体流过带电膜时，在膜的外侧，由于跨EDL的渗透压和流体静压差，存在与压力相关的加热或冷却。
2019-06-28 cond-mat.soft physics.chem-ph
Effects of non-pairwise repulsion on nanoparticle assembly
静电相互作用提供了一种方便的方式来调节纳米颗粒，胶体和生物分子之间的相互作用，因为它们可以通过溶液pH值或盐浓度进行调节。虽然盐的存在提供了一种简单的方法来控制净粒子间的相互作用，由静电屏蔽引起的非线性使得难以量化的相互作用的强度。特别是，当带电粒子聚集成团簇或聚集体时，非线性效应使相互作用强烈非成对。在这里，我们报告的布朗动力学模拟研究的效果，非成对性质的静电相互作用的纳米粒子组装。我们比较这些模拟系统中的静电建模由一个严格的成对汤川势。我们发现，这两个系统显示出一个狭窄的范围内的参数空间的颗粒形成有序的晶体。与该范围相邻的是净相互作用太弱而不能稳定聚集结构的区域，或者是足够强而使系统在动力学上被困在凝胶中的区域。非成对电位不同于成对系统中的外观的非晶相强带电粒子。这个阶段的出现是因为多体静电相互作用限制了组件中可实现的最大密度。
2019-02-07 cond-mat.soft
One-dimensional cluster growth and branching gels in colloidal systems with short-range depletion attraction and screened electrostatic repulsion
我们报告了一个简单的模型，带电胶体颗粒悬浮液与小的非吸附性聚合物广泛的数值模拟。所选择的有效的单组分相互作用势是由一个短程吸引的Yukawa排斥尾补充部分。我们专注于屏蔽长度与颗粒半径相当的情况。在这些条件下，在低温下，颗粒局部聚集成准一维聚集体，其通过支化机制形成宏观膨胀凝胶结构。我们讨论了凝胶的形成，并将其与较长的屏蔽长度的情况下，以前的研究表明，逮捕是由一个汤川玻璃的球形集群的方法驱动。我们比较了我们的结果与最近的实验工作带电胶体悬浮液[A。I. Campbell { \it等} cond-mat/0412108，物理修订版Lett.出版中]。
2005-06-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Colloidal Electrostatic Interactions Near a Conducting Surface
分散在去离子水中的电荷稳定的胶体球应该彼此排斥。相反，人工校正的视频显微镜测量揭示了一个异常的长程电荷吸引力在粒子间对电位时，球被限制在一个层，即使是一个单一的带电玻璃表面。在低离子强度下，这些吸引力可以被静电排斥所掩盖。用导电金层涂覆边界表面抑制了吸引力。这些观察结果表明，一个可能的机制，限制诱导的吸引力。
2006-05-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Role of metallic core for the stability of virus-like particles in strongly coupled electrostatics
我们调查的渗透（静电）压力作用于蛋白质外壳的病毒样颗粒（VLP），包括一个带电的外壳和金属纳米颗粒的核心，由一个带电的层和沐浴在电解质（盐）水溶液中的一般模型。出于最近的研究强调多价离子的作用，VLP的稳定性，我们专注于多价阳离子和阴离子的影响，否则单价离子浴溶液。我们进行了广泛的蒙特卡罗模拟的基础上适当的库仑相互作用，始终考虑到盐屏蔽的影响，电介质的极化的金属核心，和强耦合静电由于存在的多价离子。我们专门研究这些因素在模型VLPs的静电稳定性中发挥的复杂作用。结果表明，虽然插入的金属纳米粒子本身可以产生负的，向内的，外壳上的压力，除了只有少量的多价抗衡离子可以鲁棒地产生负压，提高了VLP的稳定性在很宽的范围内的系统参数的值。
2018-08-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci 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
Charged Membranes: Poisson-Boltzmann theory, DLVO paradigm and beyond
在这一章中，我们回顾了带电膜在水溶液中的静电性能，有或没有添加盐，采用简单的物理模型。接近膜的平衡离子分布由众所周知的泊松-玻尔兹曼（PB）方程控制。我们分析了不同的边界条件，由膜，离子的配置文件和相应的渗透压上的效果。讨论分为单膜和两个相互作用的膜的情况。对于一个膜设置，我们展示了PB方程的不同解决方案，并讨论了恒电荷和恒电位边界条件之间的相互作用。修正的PB理论，提出处理极高的反离子浓度附近的电荷膜。对于两个等电荷膜，我们分析了不同的压力制度的恒定电荷的边界条件，并讨论了不同的边界条件下的渗透压的差异。对非等荷电膜进行了综述，并对从排斥到吸引的过渡进行了解析计算。然后，我们检查的电荷调节边界条件，并讨论其对离子的配置文件和渗透压的两个等电荷膜的影响。在最后一节中，我们简要地回顾了范德华力（vdW）相互作用及其对两个平面膜之间的自由能的影响。我们解释了简单的Hamaker成对求和过程，并介绍了更严格的Lifshitz理论。后者是DLVO理论的关键成分，它结合了排斥静电与吸引vdW相互作用，并提供了一个简单的解释胶体或膜的稳定性。最后，本章结束了一个简短的帐户的近似固有的PB理论的局限性。
2016-04-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Contact theorems for electrolyte-filled hollow charged nanoparticles: Non-linear osmotic pressure in confined electrolytes
本文基于空腔纳米壳接触定理分析平面、圆柱和球形带电中空纳米粒子内的受限电解质渗透压，揭示非线性极大值及 CCR、CO 现象。
2025-04-07 cond-mat.soft
Understanding long-range opposite charge repulsion in multivalent salt solutions
本研究应用修正的高斯重整化涨落理论，揭示了多价盐溶液中异号电荷表面间长程排斥力源于离子关联导致的渗透压升高与静电屏蔽增强，且该排斥力与表面过充电无因果关系。
2024-11-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Statics and Dynamics of Condensed DNA within Phages and Globules
讨论了线性DNA在噬菌体和球状体中的包装问题。在假设DNA球密度均匀的条件下，推导出了渗透压、衣壳压力和加载力与衣壳内孔洞大小的精确关系。本文介绍了一种新的静电模型，用于计算高浓度棒状聚电解质的渗透压。在中间包装，爬行模型被认为是一个环形小球内的DNA扩散。在紧堆积条件下，提出了库仑滑动摩擦模型。一般性的讨论给出了我们目前的理解的静态和动态的限制DNA的背景下，以下列实验：表征的液晶相，X射线散射的双折射，渗透应力测量，环化内小球和单分子测定的加载力。
2003-05-15 cond-mat.soft q-bio
Impact of the inner solute structure on the electrostatic mean-field and strong-coupling regimes of macromolecular interactions
本研究通过接触值恒等式揭示溶质内部结构在静电平均场和强耦合机制中增强或削弱膜间排斥力，极化力放大溶质特异性，影响胶体热力学稳定性。
2023-04-21 cond-mat.soft
Electrostatic Correlation Augmented Self-Consistent Field Theory and Its Application to Polyelectrolyte Brushes
University of California Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Lab（劳伦斯伯克利国家实验室）
针对非均相软物质离子关联建模难题，提出静电关联增强的聚合物自洽场理论，揭示聚电解质刷非单调形变机制及微相分离行为，与实验结果吻合良好。
2024-06-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Theory of cell membrane interaction with glass
细胞膜与玻璃的相互作用有三种方式-紧密和松散的粘附，由排斥分开。解释包括水合作用，本文评估的离子相关和离子屏蔽静电，和电磁波动的距离的函数之间的表面的压力。结果与紧密粘附能（0.5-3 vs 0.4-4 mJ/m2）、脱离压力（7.9 vs 9 MPa）和峰值排斥（3.4-7.5 vs 5-10 kPa）的数据一致，也匹配排斥的距离依赖于主要来自波动的空间压力的重整化。
2021-03-08 cond-mat.soft physics.bio-ph
Controlling Polymer Capture and Translocation by Electrostatic Polymer-Pore Interactions
聚合物易位实验通常涉及阴离子聚电解质，例如驱动通过带负电荷的纳米孔的DNA分子。因此，聚合物捕获到纳米孔然后易位的定量建模需要考虑由电荷相似的聚合物-孔相互作用产生的静电势垒。为此，在这项工作中，我们耦合平均场水平的电流体动力学方程与Smoluchowski形式主义的静电势垒，电泳漂移，和电渗透液体流动之间的相互作用的特征。特别是，我们发现，由于不同的离子密度制度的盐屏蔽的漂移和屏障效应发生，存在一个特征盐浓度最大限度地提高屏障限制的聚合物捕获到孔的概率。我们还表明，在障碍占主导地位的制度，聚合物的易位时间与膜电荷呈指数增长，并与孔半径和盐浓度呈指数衰减快。这些结果表明，这些参数在势垒驱动制度的改变可以是一种有效的方式来控制的易位过程的持续时间，并促进更准确的测量的离子电流信号在孔。
2017-05-11 cond-mat.soft
Reply to: Comment on `Long-range electrostatic interactions between like-charged colloids: steric and confinement effects'
Mateescu在他对[Phys.Rev.E60，6530（1999）]的评论（cond-mat/0104060）中表明，当通过修正的泊松-玻尔兹曼方程考虑微离子的特定尺寸时，有效相互作用仍然是排斥性的，但是对于完全横向限制的情况，不能得出类似的结论。这一点是正确的，但在更一般的研究中已经考虑过了[Phys. Rev. E 62，R1465（2000），在那里一般得到排斥];此外，我们认为，它说明了在完全受限的配置中对势的概念是无关紧要的，如一个简单的例子所示。
2001-06-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Tuning the rheological behavior of colloidal gels through competing interactions
我们研究胶体凝胶形成竞争的静电斥力和短程吸引力通过广泛的数值模拟下的外部剪切。我们表明，在不同的排斥强度，凝胶结构和其粘弹性能可以在很大程度上调整。特别是，凝胶分形维数可以增加或减少相对于机械平衡条件。出乎意料的是，具有更强排斥力的凝胶，尽管机械上更硬，但被发现相对于纯吸引力的凝胶粘性更低。我们提供了一个微观的解释，这些研究结果的基础相分离的影响。我们的研究结果允许设计的胶体凝胶所需的结构和粘弹性响应通过额外的静电相互作用，在实验中容易控制。
2020-04-22 cond-mat.soft
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 Edge Instability of Lipid Membranes
本文研究了静电对带电膜稳定性的影响。我们发现，在低离子强度和高表面电荷密度，电荷之间的排斥膜上使其不稳定的空穴的形成。对于波长大于德拜屏蔽长度的调制，自由直边是不稳定的。因此，在低离子强度下，膜将分解成囊泡。我们使用这些结果来解释稳定的红细胞血影孔（Steck et.例如，Science 168：255（1970））。
1998-12-17 cond-mat.soft nlin.PS patt-sol
Electro-hydrodynamics near Hydrophobic Surfaces
我们发现，附近的光滑的疏水表面的电渗流强烈依赖于表面电荷的流动性，这是平衡的静电扩散层的反离子。对于具有固定电荷的疏水性表面，流体传输由于流体动力学滑移的存在而被显著放大。相反，在疏水表面附近的移动吸附电荷，它也是由一个额外的电力，这增加了在滑动界面的剪切应力控制。为了解释这一点，我们制定了电流体动力学边界条件在滑动界面，这应该被应用到量化的电渗流，而不是流体动力学边界条件。我们的理论预测完全支持耗散粒子动力学模拟与明确的收费。这些结果导致一个新的解释的zeta电位的疏水表面。
2015-02-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Bending rigidities and interdomain forces in membranes with coexisting lipid domains
为了精确地定量与共存的液体有序（Lo）和液体无序（Ld）域的异质脂质膜之间的基本相互作用，我们进行了详细的渗透应力SAXS实验，通过利用在筏模仿脂质多层膜的域对齐。执行蒙特卡罗（MC）为基础的分析，使我们能够确定与高可靠性的幅度和功能的依赖域间的力，同时弯曲弹性模量。与以前的方法相比，这种方法使我们能够在基本水平上考虑熵波动排斥，而不必求助于粗略合理的平均场等可加性假设。我们详细的Hamaker系数计算表明，在范德华吸引力共存的Lo和Ld阶段只有很小的差异。与此相反，排斥水化和波动的相互作用显着不同，后者占主导地位的整体排斥在Ld阶段。因此，在多层膜中，类似结构域的排列似乎起源于水合作用和波动排斥。
2015-04-15 cond-mat.soft physics.bio-ph
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
Coupling between long ranged repulsions and short ranged attractions in a colloidal model of zero shear rate viscosity
在这项工作中，我们分析了一个各向同性胶体模型，结合了短程粘性吸引和远程静电排斥。我们计算了稀胶体悬浮液的零剪切粘度和第二维里系数（即，仅对相互作用）作为吸引和排斥的强度的函数。我们还开发了一种分析近似，使我们能够更好地理解这两种类型的相互作用的耦合。吸引力和排斥力对零剪切粘度和第二维里系数的影响方式不同，导致第二维里系数相同但零剪切粘度不同的情况。分析近似表明，相互作用耦合的机理是长程排斥作用可以削弱短程吸引作用的影响。这种效应改变了斥力如何改变零剪切粘度。吸引力和排斥力独立作用，都会增加系统的粘性系数。然而，当两种类型的相互作用一起考虑时，排斥可以屏蔽吸引相互作用的效果，从而降低粘度。
2022-02-18 cond-mat.soft
The role of confined water in the emergence of electrostatic strong coupling as revealed by nanoseparated charged lipid layers
本研究通过实验与模拟结合，发现水合水可在单价抗衡离子下诱导强耦合吸引，挑战了多价离子必需论，并揭示了DPPS与DPPC水合排斥差异，对生物胶体系统有重要意义。
2025-08-14 cond-mat.soft physics.chem-ph
The role of weak charging in metastable colloidal clusters
我们研究亚稳态集团在胶体系统中的竞争相互作用。短程聚合物诱导的吸引力驱动聚簇，而弱的长程静电排斥力阻止广泛的聚集。我们比较实验产量的集群结构的理论，假设简单的竞争各向同性的相互作用。对于大小为$4\leq m\leq6$的簇，产率显著低于预期。我们将此归因于与簇对称性相关的各向异性自组织表面电荷分布：静电排斥和聚合物诱导的吸引力的非加性。7-元簇具有作为吸引相互作用强度的函数的预期五角双锥结构的明确的最佳产率。
2009-05-20 cond-mat.soft
Elastically-Driven Linker Aggregation between Two Semi-Flexible Polyelectrolytes
从理论上研究了连接两个半柔性带电聚合物的可动连接体，如连接DNA或F-肌动蛋白链的多价抗衡离子的行为。链弯曲刚性在大距离处诱导连接体之间的有效排斥，而链间静电排斥导致有效的短程连接体间吸引。我们发现了一个圆形的相变从一个稀释的连接气体，其中链之间的连接形成大的回路连接到一个密集的无序连接流体连接平行链。链配对的开始发生在圆形过渡内。
2001-01-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Nanoparticle Taylor dispersion near charged surfaces with an open boundary
剪切流中微观颗粒的弥散扩散受平流和热运动的共同影响。在纳米尺度上，这些粒子与其限制边界之间的相互作用变得不可避免。我们解决的作用，静电排斥和吸收的空间分布和分散的带电纳米粒子在近表面的剪切流，观察下倏逝照明。通过改变电解质浓度来调节颗粒与较低带电表面之间的静电排斥。离开视野的粒子可以从进一步的分析中忽略，使得实验系综等效于具有吸收的泰勒色散。这两种成分改变了颗粒分布，在这里研究的纳米尺度上强烈偏离吉布斯-玻尔兹曼分布。总体效果是限制了粒子可获得的空间，导致与非相互作用情况相比，扩散动力学显著减少了十倍。
2023-01-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Ultrafiltration of charge-stabilized dispersions at low salinity
我们提出了一个全面的研究错流超滤（UF）的电荷稳定的悬浮液，在低盐度条件下的静电强烈排斥胶体颗粒。轴向变化的渗透通量，近膜浓差极化（CP）层和渗透压分布使用宏观扩散平流边界层方法计算，并与电荷稳定的二氧化硅颗粒的水悬浮液的过滤实验进行比较。基于单组分宏离子流体模型（OCM）的理论描述解释了表面释放的反离子对重正化胶体电荷和悬浮液渗透压缩性的强烈影响，以及胶体流体动力学相互作用和双电层排斥对浓度依赖的悬浮液粘度$η$和集体扩散系数$D_c$的影响。一个强大的电流体动力学增强的$D_c$和$η$，同样的渗透压的理论预测，与它们的硬球悬浮液的值相比。我们还指出，广义斯托克斯-爱因斯坦关系描述之间的相互关系$D_c$和$η$的失败。根据我们的过滤模型，$D_c$是占主导地位的影响，产生一个只有弱发展的CP层几乎没有影响的渗透通量。这种预测是定量证实了我们的UF测量的渗透通量使用带电的二氧化硅球作为进料系统的水悬浮液。实验检测到的最大考虑跨膜压力值的结垢被证明不是由于结晶或玻璃化形成滤饼。
2016-05-18 cond-mat.soft
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
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
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
Modulation of elasticity and interactions in charged lipid multibilayers: monovalent salt solutions
采用Poisson-Boltzmann平均场方法，在恒电荷和恒电位限制电荷调节边界条件下，研究了NaCl溶液对流体层状相中阴离子脂质双层之间相互作用的静电屏蔽效应.全DLVO势，包括静电，水合和范德华相互作用，耦合到膜的热弯曲波动通过变分高斯Answer。这使我们能够分析渗透压和波动幅度之间的耦合，并同时将它们与通过小角X射线散射实验确定的对双层分离的测量依赖性进行比较。散射数据的高结构分辨率分析显示，作为盐浓度的函数的膜结构没有显着的变化。我们的研究结果的简约描述是一致的恒定的电荷限制的一般电荷调节现象，与完全解离的脂质电荷基团，随着NaCl浓度的增加，膜的弯曲刚度的四倍减少。
2016-11-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
