Study of Interfacial Tension between an Organic Solvent and Aqueous Electrolyte Solutions Using Electrostatic Dissipative Particle Dynamics Simulations
采用静电耗散粒子动力学（DPD）模拟方法研究了有机溶剂与电解质水溶液界面性质的改变。本文考虑了Flory-Huggins \c{hi}参数与电解质浓度和种类的关系，利用活度系数计算了电解质组分的DPD排斥参数aij的参数化。进而，使用实验数据获得电解质的活度系数作为其浓度的函数，以估计\c{hi}参数，然后估计aij系数。我们通过研究正十二烷和水的混合物中的界面张力来验证这种参数化，改变不同无机盐（NaCl，KBr，Na 2SO 4和UO 2Cl 2）的浓度。还分析了正十二烷/水混合物中HCl的情况，并给出了结果。我们的模拟再现的实验数据与以前的工作很好的协议，表明使用的活动系数，以获得的排斥DPD参数aij作为浓度的函数是一个很好的替代这些类型的系统。
2012-11-28 cond-mat.soft physics.chem-ph
Three-phase contact line and line tension of electrolyte solutions in contact with charged substrates
采用经典的密度泛函理论，在晶格模型下，研究了电解质溶液的气液界面与带电平面基底相交形成的三相接触线.分析了衬底电荷密度和溶液离子强度对三相接触线的本征结构和相应的线张力的影响。我们发现一个负的线张力的所有值的表面电荷密度和考虑的离子强度。线张力的强度随着接触角的减小而减小，这是通过改变温度或衬底电荷密度实现的。
2015-11-16 cond-mat.soft
Surface Tension of Aqueous Electrolyte Solutions. A Thermomechanical Approach
本研究基于Wang变分场论框架下推导的应力张量，采用热力学力学方法得到电解质水溶液表面张力的线性近似解析表达式，仅用一个拟合参数即可拟合宽浓度范围下溶液-空气、溶液-十二烷界面的多种实验数据。
2024-04-17 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
Liquid-liquid interfacial tension of electrolyte solutions
从理论上证明了两种电解质溶液之间的过剩液-液界面张力作为离子强度I的函数，在小I时渐近地表现为O（- I^0.5），在大I时渐近地表现为O（+- I）。前者政权是占主导地位的静电势由于两种液体之间的离子的不平等的分区，而后者政权是有限的界面厚度有关。两个渐近制度之间的交叉敏感地依赖于材料参数，这表明，根据实际的系统调查，实验可访问的范围内的离子强度可以对应于小或大的离子强度制度。在液-气界面的极限情况下，当离子强度I较小时，镜像电荷相互作用可以支配表面张力，从而满足Onsager-Samaras极限定律O（- I ln（I））。所提出的图像与更精细的模型和已发表的测量结果一致。
2008-07-04 cond-mat.soft
Electrostatic interaction between non-identical charged particles at an electrolyte interface
在这篇论文中，我们研究了一对不同的，中等电荷的胶体粒子之间的横向静电相互作用被困在电解质界面在短期内粒子间的分离的限制。使用一个简化的模型系统，我们解决了线性泊松-玻尔兹曼理论和经典的密度泛函理论的框架内解析的问题。在第一步中，我们精确地计算系统内部的静电势以及广泛使用的叠加近似。然后利用这些结果计算了粒子间的表面和线相互作用能量密度。相反的情况下，相同的粒子，取决于系统的参数，我们得到的表面和线的相互作用可以随着粒子之间的不同分离的非单调变化和叠加近似在大多数情况下无法预测正确的定性行为。此外，叠加近似无法定量预测的能量贡献，即使在很大的距离。我们还提供了常数（独立于粒子间分离）相互作用参数的表达式，即，表面张力，线张力和界面张力。我们的研究结果预计将用于模拟粒子在流体界面的相互作用，特别是使用带相反电荷的粒子的乳液稳定。
2017-10-15 cond-mat.soft physics.chem-ph
Line tension and reduction of apparent contact angle associated with electric double layers
用解析法和数值法计算了非极性基片上电解质润湿时的线张力。结果表明，根据表观接触角的值，可以获得正或负的线张力值。此外，杨氏接触角和在远离三相接触线的几个德拜长度处测量的表观接触角之间存在显著差异。当将结果应用于水润湿高度带电表面时，可以实现与最近实验中发现的相同数量级的线张力值。因此，提出的理论可能有助于线张力测量的理解，并指出静电线张力的重要性。被强烈依赖于界面电荷密度，静电线张力被发现是可调的通过所涉及的电解质的pH值。作为一个实际的结果，吸附在流体-流体界面的纳米粒子的稳定性预测是依赖于pH值。该理论适用于未来纳入的影响，由于表面活性剂，甚至更大的线张力值可以预期。
2014-11-05 cond-mat.soft physics.chem-ph
Wedge wetting by electrolyte solutions
利用经典的密度泛函理论研究了电解质溶液对带电楔形壁的润湿。在其他研究楔形润湿，这种几何形状被认为是最简单的偏离平面基板，它作为第一步，更复杂的流体约束。通过关注含有离子和表面电荷的流体，涵盖了真实系统的特征，这些特征在绝大多数以前的理论研究中是无法获得的，这些理论研究集中在与不带电的楔形物接触的简单流体上。特别是，充电楔的填充过渡必然是一阶的，因为带电衬底的润湿过渡是一阶的，并且有效界面电位中的势垒持续低于平面壁的润湿过渡;因此，预计离子系统不会发生临界填充过渡。详细分析了临界张开角对表面电荷的依赖关系，以及填充高度、楔形吸附和线张力对张开角和表面电荷的依赖关系。
2017-09-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Fluctuations of a driven membrane in an electrolyte
我们开发了一个模型驱动的细胞-或人工膜的电解质。通过施加DC电场或通过浓度梯度使系统远离平衡，这使得离子流过特定的离子传导单元（代表泵、通道或天然孔）。我们考虑了平面几何和Debye-Hückel区域的情况，得到了Stokes流体力学中的膜运动方程。在稳定状态下，施加的电场导致靠近膜的电荷积累，这与平衡情况类似，可以用重整化膜张力和弯曲模量来描述。然而，相对于平衡的情况下，我们发现新的条款中的膜运动方程，特别是出现在平衡的情况下。我们表明，这些条款导致在某些条件下的不稳定性。
2006-09-20 cond-mat.soft
Correct scaling of the correlation length from a theory for concentrated electrolytes
发展了浓电解质的自洽理论。振荡衰减的电荷-电荷关联函数的衰减长度，显示出完美的协议与实验发现的，迄今无法解释的缩放得到。对于密度-密度关联，我们发现其衰减长度与电荷关联的衰减长度相当，并且在浓电解质中的关联长度主要依赖于电荷密度的局部方差。
2021-02-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Ion specificity modulated inhomogeneous interfacial flow inhibits bubble coalescence in electrolyte solutions
本文揭示了电解质溶液中由阴阳离子表面特异性引起的非均匀界面流通过形成浓度梯度和表面张力梯度抑制气泡聚并的机制，并结合高速干涉实验与输运模型进行了定量验证。
2020-07-21 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Scaled charges for ions: an improvement but not the final word for modeling electrolytes in water
Universidad Complutense de Madrid（马德里康普顿斯大学）；Universidad Politécnica de Madrid（马德里理工大学）
本文研究了标定电荷对NaCl和KCl在水中的力场建模的影响，发现不同电荷值对不同性质有不同效果，0.75电荷首次高精度重现NaCl溶液的粘度和扩散系数。
2025-12-27 cond-mat.soft
Theory of Transport in Highly Concentrated Electrolytes
离子液体具有很高的电化学和热力学稳定性，并具有高度的可调性，是一种很有前途的新型电解质。作为没有中性溶剂的纯离子电解质，它们在带电界面附近和本体中表现出特征结构，两者都通过单独的框架和方法在理论上描述。我们提出了一个整体连续理论适用于这两个地区。纯离子液体和离子液体混合物的传输理论允许电解质演变的系统描述。特别是，可以研究动态批量传输效应和界面结构。该理论在物理上是一致的，并描述了多组分溶液（离子液体，高浓度电解质，盐包水电解质）。在这里，我们给出了详细的理论推导，并专注于批量运输过程中出现的离子液体在电化学电池。此外，我们验证了我们的框架，基于离子液体和水的混合物作为电解质的锌离子电池。
2022-01-10 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.comp-ph
Variational approach for electrolyte solutions: from dielectric interfaces to charged nanopores
发展了一种变分理论来研究电解质溶液，由相互作用的点状离子在溶剂中，在存在介电不连续性和电荷的边界。三个重要的和非线性的静电效应引起的这些接口考虑：表面电荷引起的静电场，溶剂化能量由于离子云，和图像电荷排斥。因此，我们的变分方程超越了平均场论.盐浓度，离子价态，介电跳跃，和表面电荷的影响进行了研究，在两种几何形状。i）具有不对称电解质的单一中性空气-水界面。由于共离子和反离子的不同镜像电荷排斥，建立了电荷分离和静电场。电荷分布和表面张力计算和比较以前的近似计算。对于靠近带电表面的对称电解质溶液，其特征在于两个区域。在第一个，与耦合参数的对数成比例的大小，强的图像力施加总离子排斥，而在第二区的平均场方法适用。ii）限制在两个介电界面之间的对称电解质作为纳米孔离子排斥的简单模型。研究了膜电荷对反离子的排斥和吸引之间的竞争。对于小的表面电荷，反离子分配系数随着孔径的增加而减小，直到临界孔径，与中性膜相反。对于较大的孔径，整个系统表现得像一个中性孔。变分法的预测也进行了比较MC模拟和观察到一个很好的协议。
2010-03-31 cond-mat.soft
Self-consistent electrostatic formalism of bulk electrolytes based on the asymmetric treatment of the short- and long-range ion interactions
本文提出一种非对称处理短程硬核与长程静电相互作用的体相电解质自洽理论，通过维里与累积量方法结合变分方程和施温格-戴森方程求解，显著扩展了德拜-休克尔理论的有效范围，并能准确预测单价及多价电解质的热力学性质、离子分布及过屏蔽与欠屏蔽效应。
2024-11-05 cond-mat.soft
Theory of Charge Regulation of Colloidal Particles in Electrolyte Solutions
我们提出了一个理论，使我们能够计算胶体颗粒的有效表面电荷，并有效地获得不同的盐浓度的滴定曲线。该理论解释了由于1：1电解质的存在而引起的溶液pH的变化。它也占自洽的静电势所产生的去质子化的表面基团。为了检验理论的准确性，我们进行了广泛的反应蒙特卡罗模拟，这表明理论和模拟之间没有任何可调参数的良好协议。
2022-10-25 cond-mat.soft
The surface potential explains ion specific bubble coalescence inhibition
假设：某些离子可以阻止气泡在水中聚合。Gibbs-Marangoni压力已经被提出来解释这种现象。当存在表面增强或表面耗尽的溶质时，在薄膜排水期间发生该排斥压力。然而，已知气泡聚结抑制取决于以特殊且无法解释的方式存在的离子的特定组合。这种依赖性可以通过由界面处的离子分布产生的静电表面电势来解释，静电表面电势将改变离子的自然表面倾向，从而改变吉布斯-马兰戈尼压力。计算方式：一个广义形式的吉布斯-马兰戈尼压力推导出的混合物的溶质和一个修改后的泊松-玻尔兹曼方程模型是用来计算此压力的五种不同的电解质溶液由四种不同的离子。发现：结合具有不同表面倾向的离子，即，一个增强，一个耗尽，产生显著的静电表面电势，其抑制这些离子的自然表面倾向，导致吉布斯-马兰戈尼压力降低，这允许气泡聚结。这种机制解释了为什么电解质抑制气泡聚结的能力与纯电解质的表面张力相关，而与混合电解质无关。
2021-05-12 cond-mat.soft
From solvent free to dilute electrolytes: Essential components for a continuum theory
对高浓度电解质和离子液体的实验观察越来越多，显示出与稀释或中等浓度电解质不同的定性特征，例如自组装，多次弛豫和欠屏蔽，这些都影响了流体/固体界面的出现，以及这些系统中的传输。由于这些现象没有被现有的平均场模型的电解质，有一个高度集中的电解质和离子液体的连续框架的最重要的需要。在这项工作中，我们提出了一个自洽的时空框架的三元组合物，包括离子和溶剂采用自由能，包括短期和长期的相互作用，以及通过Onsagers的关系耗散机制。我们表明，该模型可以描述多种体和界面形态在稳态。因此，不同形态出现的动力学过程变得与平衡自由能中指定的相互作用同样重要。模型方程不仅提供了超越斯托克斯-爱因斯坦-Smoluchowski关系的传输机制的见解，而且还能够在最近使用有机溶剂稀释离子液体的实验中观察到的非单调电屏蔽长度的全范围（三个不同区域）中进行定性恢复。
2017-12-10 cond-mat.soft physics.chem-ph
Local volume conservation in concentrated electrolytes is governing charge transport in electric fields
虽然在浓电解质（例如基于离子液体（IL））中的离子传输过程是密集研究的主题，但是守恒定律和参考系的作用仍然是争论的问题。采用电泳核磁共振，我们表明，动量守恒，一个典型的先决条件，在分子动力学（MD）模拟，是不支配离子输运。涉及密度测量，以确定不同的离子种类的摩尔体积，我们建议，当地的摩尔种类的体积守恒是离子输运的约束。实验量化的净体积通量被发现为零，这意味着一个非零的局部动量通量，在纯离子液体和离子液体为基础的电解质测试的各种浓度和化学成分。这个约束与不可压缩性是一致的，但与动量守恒的局部应用不一致。该约束影响迁移数的计算以及MD结果与实验结果的比较。
2022-08-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Charged Plate in Asymmetric Electrolytes: One-loop Renormalization of Surface Charge Density and Debye Length due to Ionic Correlations
用自洽场论研究了$m:-n$电解质中带电平板附近的平均电势。建立了一个以$g = 4 πb/\ell_{\rm {\scriptscriptstyle DB}}$表示的微扰级数，其中$b, \ell_{\rm{\scriptscriptstyle DB}}$分别是Bjerrum长度和{ \em裸}德拜长度.到零阶，我们得到非线性Poisson-Boltzmann理论。对于不对称电解质（$m \neq n$），平均电势的一阶（单回路）校正包含一个{ \em长期项}，这表明常规微扰方法的失败。利用重整化群变换（RG），我们去掉了久期项，得到了具有{ \em a重整化德拜长度}和{ \em a重整化表面电荷密度}的全局行为良好的单圈近似.此外，我们发现，如果反离子是多价的，表面电荷密度重整化基本上{ \em向下}，并可能会经历一个符号的变化，如果裸露的表面电荷密度是足够大的。
2016-02-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Ionic Structure and Decay Length in Highly-Concentrated Confined Electrolytes
我们使用电解质的原始模型的分子动力学模拟研究在宽范围的电解质浓度，界面分离，表面电荷密度，和离子大小的带电平面界面限制的一价电解质水溶液中的离子结构。这些调查的灵感来自最近的实验，这些实验直接测量了高浓度电解质随着浓度增加而增加的衰减长度。通过评价离子密度分布、净电荷密度、屏蔽因子和与带电界面的屏蔽相关的衰减长度来探测由界面产生的纳米限制中的离子的行为。结果表明，存在两个不同的制度的筛选行为的浓度从0.1 M到2.5 M的范围广泛的电解质系统通过调整界面分离，表面电荷密度，和离子大小的变化。对于低浓度，筛选因子表现出单调衰减到0，衰减长度随着浓度的增加而急剧减小。对于高浓度（$\gtrsim 1$ M），屏蔽因子具有非单调行为，表明电荷反转和界面附近离子结构层的形成。在这些条件下的衰减长度随着浓度的增加而增加，表现出幂律行为。为了补充模拟结果，变分方法的开发，产生的电荷密度与模拟中观察到的特性一致。结果表明，在空间相关性的强度和筛选行为的变化的上升之间的关系。
2020-09-05 cond-mat.soft physics.chem-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
Molecular modeling of aqueous electrolytes at interfaces: effects of long-range dispersion forces and of ionic charge rescaling
水性电解质的分子动力学模拟通常依赖于经验力场，结合分散相互作用（由截断的Lennard-Jones（LJ）势描述）和静电相互作用（由用长程求解器计算的库仑势描述）。最近，力场使用重新缩放的离子电荷（电子连续校正，ECC），可能补充与重新缩放的LJ参数（电子连续校正重新缩放，ECCR），已经显示出有前途的结果，在散装，但他们的性能在界面上已经较少探索。在这里，我们开始探索的LJ电位截断的氯化钠水溶液的表面张力的影响。我们发现截断LJ相互作用与一个大的截止和未截断LJ相互作用计算与远程求解器，这可以偏置力场预测与实验比较的数值预测之间的差异。使用LJ相互作用的长程求解器，然后我们表明，选择用于校正长程静电相互作用的离子电荷重新缩放因子也准确地描述了液-气界面处的图像电荷排斥，并且ECCR模型中LJ参数的重新标度-旨在捕获本体中的局部离子-离子和离子-水相互作用-也很好地描述了液体中离子双层的形成-蒸汽界面总的来说，这些结果表明，在界面处的水性电解质的分子建模将受益于使用远程求解分散力，并从使用ECCR模型，其中电荷重新缩放因子应被选择来校正远程静电相互作用。
2020-06-09 cond-mat.soft physics.comp-ph
On the molecular correlations that result in field-dependent conductivities in electrolyte solutions
利用响应理论和非平衡系综重权的最新进展，我们研究了动态和静态的相关性，引起一个电场依赖的离子电导率在电解质溶液中。我们考虑的解决方案建模与隐式和显式溶剂，具有不同的介电特性，并在多个浓度。隐式溶剂模型在低浓度和小的介电常数表现出强烈的场依赖性的电导率。我们将这些结果与Onsager-Wilson理论的Wien效应进行了比较，该理论在低浓度和高静态介电常数下提供了定性一致的预测，但与这些制度不一致。的起源的差异被发现在这些条件下增加离子相关性。显式溶剂效应的作用，以抑制非线性响应，产生一个弱的场依赖性的电导率的范围内的物理可实现的场强。通过分解相关的时间关联函数，我们发现电导率对电场的不敏感性是由于溶剂中离子所受的持续摩擦力。我们的研究结果说明了非平衡响应理论在合理化非线性传输行为的效用。
2021-06-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Ionic profiles close to dielectric discontinuities: Specific ion-surface interactions
我们研究，通过将短程离子表面相互作用，离子配置文件的电解质溶液接近两个电介质之间的非带电界面。为了考虑重要的相关效应接近界面，离子的配置文件计算超出平均场论，使用的自由能的环路扩展。我们展示了它是如何可能克服众所周知的缺陷，经常循环膨胀接近介电跳跃，和治疗的非线性边界条件的框架内的场论。的离子配置文件得到解析的一个回路的自由能的顺序，并研究它们对不同的离子表面相互作用的依赖。吉布斯吸附等温线，以及离子配置文件被用来计算的表面张力，在协议与反向霍夫迈斯特系列。因此，从实验测量的表面张力，可以提取一个单一的粘附性参数，它可以在我们的模型中使用，以定量预测难以测量的离子分布。
2016-07-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Correlation-induced viscous dissipation in concentrated electrolytes
针对现有模型难以复现浓电解质粘度实验数据的问题，本研究采用随机密度泛函理论方法，建立粘度修正与液体结构因子的关联并推导出解析表达式，其预测在全温度、全盐浓度范围与实验定量吻合，为理解高浓强关联体系的纳米尺度动力学提供了依据。
2024-01-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Bridge functional for the molecular density functional theory with consistent pressure and surface tension and its importance for solvation in water
我们从分子密度泛函理论出发，在通常的超网链近似下，在几分钟内预测溶剂化自由能和平衡溶剂密度分布。我们引入了一个桥功能的粗粒度，加权溶剂密度。最多在几分钟内，对于大小从小化合物到大蛋白质的溶质，我们产生（i）在1千卡/摩尔的实验数据的疏水性溶质的溶剂化自由能的估计，以及（ii）溶质周围的溶剂分布。与以前的命题相反，这个桥泛函是热力学一致的，因为它产生正确的液体-蒸汽共存和实验表面张力。我们表明，这种一致性是至关重要的水在室温和压力。此桥功能的设计是简单的，本地的，因此数值效率。最后，我们说明了这一新的水平的分子理论的解决方案与研究的水化壳的蛋白质。
2017-09-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Analysis of the Mean Field Free Energy Functional of Electrolyte Solution with Non-zero Boundary Conditions and the Generalized PB/PNP Equations with Inhomogeneous Dielectric Permittivity
在建模系统中，能量泛函、控制偏微分方程（PDE）和边界条件需要彼此一致。在电解质溶液的研究中，人们通常采用无限域系统的自由能形式（势边界条件为零）和导出的偏微分方程进行分析和计算。然而，在许多实际系统和/或数值计算中，目标域是有限的，人们仍然使用类似的能量形式，PDE（s），但具有不同的边界条件，这可能会导致不一致。在本工作中，（1）我们提出了一个具有物理或数值人工边界的有限区域内电解质溶液的平均场自由能泛函。在Neumann和Dirichlet边界条件下，除了传统的能量项（静电势能、理想气体熵项和化学势项）外，还增加了新的边界相互作用项。这些新的条款计数与边界的物理相互作用（对于真实边界）或环境对计算域系统的影响（对于非物理但数值设计的边界）。(2)证明了基于物理的传统Poisson-Boltzmann（PB）方程和Poisson-Nernst-Planck（PNP）方程与新的自由能形式是一致的，并且可以应用不同的边界条件。(3)特别地，对于介电常数依赖于离子浓度的非均匀电解质，在不同的边界条件下，我们导出了平衡态的广义Boltzmann分布（从而导出了广义PB方程）和非平衡态的广义PNP方程。数值试验表明，不同的能量形式及其衍生的偏微分方程（S）导致的不同后果。
2017-02-03 cond-mat.soft
Primitive Model Electrolytes in the Near and Far Field: Decay Lengths from DFT and Simulations
最近的实验观察的启发，在浓电解质中的极大的衰变长度，我们重新审视限制原始模型（RPM）的水电解质。我们调查的单体离子密度分布的渐近衰减长度的RPM与平面电极接触，使用经典的密度泛函理论（DFT），并比较这些与相应的两体关联函数在散装系统的衰减长度，在以前的积分方程理论（IET）的研究。采用广泛的分子动力学（MD）模拟来补充DFT和IET预测。我们的DFT计算采用三种不同的（现有的）方法的离子之间的静电相互作用：一个基于最简单的平均场处理库仑相互作用（MFC），而其他两个采用平均球近似（MSA）。MSAc仅调用MSA体直接关联函数，而MSAu还包含MSA体内能。虽然MSAu产生的配置文件，同意最好的MD模拟在近场，在远场，我们观察到的衰减长度是一致的IET，MSAc，MD模拟之间，而那些从MFC和MSAu偏离显着。使用DFT我们计算的溶剂化力，这直接关系到表面力的实验。我们发现，它的衰变长度是既不定性也不定量接近实验中测得的大衰变长度，并得出结论，后者不能占的原始模型。在表面力测量中发现的异常大的衰减长度需要一个超越原始模型的解释。
2021-03-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Intentionally added ionic surfactants induce Jones-Ray effect at air-water interface
琼斯-射线效应是在毫摩尔盐浓度下含水电解质的表面张力中的异常最小值。我们的实验表明，有意添加离子表面活性剂诱导琼斯射线效应。一维Poisson-Boltzmann理论，包括表面活性剂吸附和盐耗尽的影响，很好地符合所获得的实验数据。理论中所用的离子比表面亲合能的所有参数都与以前的实验相一致。这些结果有力地表明，到目前为止观察到的琼斯射线效应已引起的空气-水界面的不可避免的污染。
2018-10-19 cond-mat.soft physics.chem-ph
Ions at the air-water interface: An end to one hundred year old mystery?
气溶胶表面存在的高活性卤素离子对大气化学有着巨大的影响。然而，无论是模拟，实验，或现有的理论都不能提供一个完全一致的描述电解质-空气界面。在本文中，提出了一个新的理论，它使我们能够明确地计算离子密度分布，表面张力，和静电电势差在溶液-空气界面。的理论预测进行了比较实验，并发现是非常一致的。该理论还为物理化学中最古老的难题之一--霍夫迈斯特效应--提供了新的线索。
2009-12-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Direct Measurement of the Surface Tension of Nanobubbles
结果表明，当纳米气泡的接触线被钉扎到一个穿透尖端的接口表现得像一个虎克弹簧与弹性常数成正比的纳米气泡的表面张力。分析了几种纳米气泡和溶液的原子力显微镜（AFM）数据，并产生在0.04- 0.05 N/m范围内的表面张力（与饱和水的0.072 N/m相比）和在2- 5范围内的过饱和比。这是首次直接测量过饱和空气-水界面的表面张力。结果与最近的纳米气泡的大小和稳定性的理论，并与计算机模拟的过饱和溶液的表面张力是一致的。
2015-05-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Absence of anomalous underscreening in highly concentrated aqueous electrolytes confined between smooth silica surfaces
最近的实验和随后的一系列理论研究表明，在高浓度电解质溶液中普遍欠屏蔽的发生。我们使用各种碱金属的氯化物盐以及混合的浓缩盐溶液（涉及一价和二价阳离子和阴离子）对浓度范围为1 mM至5 M的盐水溶液进行了一组系统的原子力光谱测量，所述混合的浓缩盐溶液模拟地质构造中通常遇到的浓缩盐水。实验使用平坦的基底和亚微米尺寸的胶体探针进行，该探针由光滑的氧化硅制成，浸入pH值为6和9的盐溶液中，温度为25 ° C和45 ° C。虽然观察到最小尖端-样品分离的强排斥力，但所探索的条件均未显示出宏观云母表面所报告的异常长程静电力的任何迹象。相反，力普遍占主导地位的有吸引力的范德华相互作用在尖端样品分离$\approx$ 2 nm及以上的盐浓度为1 M和更高。基于经典密度泛函理论的原始模型的补充计算支持这些实验观察，并显示出一致的屏蔽长度随着离子浓度的增加而减少。
2022-01-24 cond-mat.soft
A self-consistent renormalized Jellium approach for calculating structural and thermodynamic properties of charge stabilized colloidal suspensions
提出了一种方法，它允许自洽地计算高度带电的水胶体悬浮液的结构和热力学性质。该方法是基于重正化的Jeldinger模型与相关的胶体-胶体关联函数的背景电荷分布。应用该理论计算了含一价电解质悬浮液的关联函数和有效胶体电荷。理论预测与蒙特卡罗模拟吻合得很好。
2009-05-11 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
Interaction between two overall neutral charged microscopically patterned surfaces
本文结合经典密度泛函理论与蒙特卡洛模拟，研究电解质溶液中异质带电图案化表面间的相互作用，揭示了畴尺寸、电荷构型及体相浓度对渗透压的影响规律。
2023-07-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Interfacial tension and a three-phase generalized self-consistent theory of non-dilute soft composite solids
在稀极限中，Eshelby的包含理论涵盖了广泛的系统和性质的行为。然而，由于Eshelby的方法忽略了界面应力，当夹杂物尺寸接近弹性毛细长度$L$时，它在软材料中失效。在这里，我们使用一个三相广义自洽方法来计算复合材料的弹性模量组成的各向同性，线弹性的顺应性固体托管空间随机单分散分布的球形液滴。与类似的方法相反，当将液固界面应力视为各向同性、与应变无关的表面张力时，我们明确地捕获了液固界面应力。在此框架内，复合材料刚度仅取决于弹性毛细长度$L$与夹杂半径$R$的比值。独立于夹杂物的体积分数，我们发现，复合材料是加强的夹杂物时，$R < 3L/2$。在相同的参数范围内，我们将我们的结果与其他方法（包括表面张力的稀释和Mori-Tanaka理论）进行比较。我们的框架可以很容易地扩展到计算更一般的软材料的复合性能，其中表面张力发挥作用。
2015-12-23 cond-mat.soft
Surface tension and a self-consistent theory of soft composite solids with elastic inclusions
表面张力效应的重要性在软复合固体的背景下被认识到，其中发现它显著影响机械性能，例如对外部应力的弹性响应。最近发现，当夹杂物尺寸接近弹性毛细管长度$L\equivγ/E$时，Eshelby夹杂物理论失效，其中$γ$是夹杂物/主体表面张力，$E$是主体杨氏模量。扩展我们最近的研究结果的液体夹杂物，在这里，我们模拟的非稀分布的各向同性弹性球形夹杂物在软各向同性弹性矩阵的弹性行为，受到规定的无穷小远场加载。在我们的框架内，复合材料的刚度是唯一确定的弹性毛细管长度$L$，球形夹杂物半径$R$，和刚度对比参数${C}$，这是包含矩阵刚度的比率。我们比较的结果与液体包裹体的情况下，我们推导出的弹性隐形的复合材料的夹杂物的解析表达式。值得注意的是，我们发现，复合材料的刚度显着影响表面张力，即使夹杂物的两个数量级更硬的主机矩阵。最后，我们展示了如何同时确定的表面张力和夹杂物刚度使用两个独立的约束提供的全球和本地的测量。
2016-12-16 cond-mat.soft
Sodium Chloride, NaCl/ε : New Force Field
提出了一种新的氯化钠计算模型NaCl/ε。这里用于描述NaCl的力场是基于一组涉及Lennard-Jones（LJ）和库仑力的径向粒子-粒子对势。通过对晶体密度、盐与水的混合物稀溶液密度和介电常数的拟合，得到了晶体密度的参数化表达式。我们的模型显示出良好的协议与实验值的密度和表面张力的纯系统的密度，粘度，扩散，和介电常数的混合物与水在各种摩尔浓度。NaCl/ε和水TIP 4P/ε模型为研究电解质溶液提供了一个很好的近似。
2018-07-10 cond-mat.soft
Kinetic and ion pairing contributions in the dielectric spectra of electrolyte aqueous solutions
了解介电谱可以揭示从偶极弛豫时间到电子弛豫时间的溶剂和溶质动力学的重要信息。在20世纪70年代后期，哈伯德和昂萨格预测，向极性溶液中加入盐离子将导致介电常数降低，这是由于溶剂偶极子意外倾向于与施加的电场相反。到目前为止，这种效果已经逃脱了实验验证，主要是因为伴随出现的介电饱和的Hubbard-Onsager减量不能很容易地分开。在这里，我们开发了一种新的非平衡分子动力学模拟的方法来确定这个衰减准确的第一次。使用热力学一致的全原子力场，我们表明，对于含有氯化钠约4.8摩尔/升的水溶液，这种效果占总介电常数的12%。如果使用不太精确的离子力场，介电衰减可以显著不同。使用广泛的GROMOS参数，我们实际上观察到介电常数的{ \it增量}而不是减量。我们可以表明，这种增量是由离子配对引起的，由过低的色散力引入，并澄清了长寿命离子对之间的微观联系和溶液介电谱中特定特征的出现。
2014-04-03 cond-mat.soft
Interfacial thermodynamics of spherical nanodroplets: Molecular understanding of surface tension via hydrogen bond network
表面张力在包括大气液滴的冷凝或蒸发的相变中起着普遍存在的作用。特别是，1纳米尺度的临界核的界面热力学的理解是重要的成核活化能垒的分子表征。本文采用分子动力学和密度泛函理论对球形纳米液滴的表面张力进行了研究，发现球形纳米液滴的表面张力在半径小于1 nm时明显减小，其解析表达式与经典的Tolman方程一致.特别是，纳米液滴的自由能分析表明，表面张力的变化主要源于界面分子的构型能，这是由越来越多的破坏氢键网络作为液滴尺寸减小证明。我们的结果可以应用到与分子涨落相关的界面相关现象，如亚纳米尺度下的宏观热力学量不明确的生物分子吸附。
2020-04-27 cond-mat.soft physics.chem-ph
Dependence of the liquid-vapor surface tension on the range of interaction: a test of the law of corresponding states
利用蒙特卡罗模拟和密度泛函理论研究了Lennard-Jones原子流体中液相和汽相共存时的平面表面张力随势能范围的变化.相互作用范围从$r_c^* = 2.5$到$r_c^* = 6$变化，并且在每种情况下，在从$T^* = 0.7$到临界温度的温度范围内确定表面张力。结果表明，与以前的研究是一致的。模拟数据很好地描述了古根海姆的对应状态定律，但理论结果的协议取决于质量的散装状态方程。
2008-07-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Evidence for the role of fluctuations in the thermodynamics of nanoscale drops and the implications in computations of the surface tension
采用分子动力学模拟方法，对Lennard-Jones颗粒的汽液界面进行了模拟。对于平面汽液界面的自由能的变化被捕获的平均相应的能量变化，领先的顺序的贡献。这与表面张力常用的机械（压力张量）途径一致。相比之下，对于液滴，人们发现与能量波动相关的大的二阶贡献。一阶项和二阶项的贡献相当，使小液滴的表面张力的力学关系无效。后者被认为是增加以上的平面值的滴半径的~8个粒子直径，随后由一个明显的弱最大值和缓慢衰减到平面极限，与一个小的负托尔曼长度一致。
2012-11-09 cond-mat.soft
Direct measurements of the effects of salt and surfactant on interaction forces between colloidal particles at water-oil interfaces
胶体颗粒之间的力量在癸烷-水界面，在低浓度的一价盐（NaCl）和表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）的存在下，在水的亚相，已使用激光镊子进行了研究。在不存在电解质和表面活性剂的情况下，颗粒相互作用表现出长程排斥，但不同的颗粒对的相互作用的变化被发现是相当大的。因此，对几个粒子对取平均值被认为是必要的，以获得可靠的评估盐和表面活性剂的影响。之前已经提出，排斥与油相中少量解离电荷之间的静电相互作用一致，导致随着距离的-4次方衰减，并且不存在电解质浓度的任何影响。然而，目前的工作表明，增加电解质浓度确实产生，平均而言，与电解质浓度的相互作用力的大小减少。这意味着水侧的电荷也对静电相互作用有显著贡献。SDS浓度的增加导致相互作用力的类似减小。此外，固定SDS浓度下的排斥力随着时间的推移而降低。最后，测量三体相互作用提供了洞察的各向异性的相互作用的性质。在油-水界面处的颗粒之间的独特的时间依赖性和各向异性相互作用允许定制悬浮结构的聚集动力学和结构。
2007-09-07 cond-mat.soft
Residual Force Determines Surface Tension in Active Systems
Indian Institute of Science Education and Research（印度科学教育与研究学院）
残余力决定活性系统中表面张力，通过分析分子力分布揭示了非平衡系统中界面性质的联系方法。
2025-12-07 cond-mat.soft
