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
Dynamics of the fast component of nano-confined water under electric field
本文报道了用冷中子斩波谱仪（CNCS）准弹性中子散射法测量的折叠二氧化硅材料（平均孔径为$\sim$ 16 μ m的FSM-12）孔隙中水分子的扩散。目的是研究电场对先前观察到的纳米承压水快速分量的影响。在220 K和245 K之间的温度下，并在两个电场值，0 kV/mm和2 kV/mm的测量。类似于最近观察到的电场诱导增强的缓慢平移运动的承压水，有一个同样重要的影响的字段上的更快的扩散。
2013-06-27 cond-mat.soft
Does twist angle affect the properties of water confined inside twisted bilayer graphene?
石墨烯纳米狭缝孔用于纳米流体设备，如水脱盐，离子选择性通道，离子晶体管，传感，分子筛，蓝色能量收集和蛋白质测序。制备纳米流体装置是一项艰巨的任务，因为小的未对准导致装置的各种性质的显著改变。在这里，我们专注于两个平行的石墨烯片之间的旋转错位。使用分子动力学模拟，我们探测的结构和动力学单层水限制在石墨烯纳米通道内的一系列相称的扭曲角。采用SPC/E和TIP 4P/2005水模型，模拟结果表明，SPC/E的平衡数密度$(n \sim 13 nm^{-2})$和TIP 4P/2005的平衡数密度$(n \sim 11.5 nm^{-2})$在扭转方向上是独立的。根据水模型的密度，结构和介电常数不随扭转角的变化而变化。此处的承压水结构仅显示SPC/E水的方形冰序。TIP 4 P/2005显示了临界密度$(n \sim 12.5 nm^{-2})$附近的有序性。对于所研究的扭转角，承压水的平均垂直介电常数仍然非常低（SPC/E为$\sim 2$，TIP 4 P/2005为$\sim 6$）。我们发现，受限水分子的摩擦系数变化的小扭曲角，而成为独立的扭曲大于$5.1^{o}$。我们的研究结果表明，小的角度错位不会损害单层水的介电性能的石墨烯狭缝孔，但可以显着影响其动力学。
2022-12-23 cond-mat.soft
Structure of Water at Hydrophilic and Hydrophobic Interfaces: Raman Spectroscopy of Water Confined in Periodic Mesoporous (Organo)Silicas
利用拉曼振动光谱研究了亲水性介孔硅（MCM-41）和疏水性苯桥联周期性介孔硅（PMO）中水分子结构的温度依赖性。对于毛细填充的孔（75%相对湿度，RH），OH-拉伸区域由位于孔的核心部分中的液态水的贡献主导。它采用块状结构，受到限制和表面疏水性的适度破坏。对于部分填充的孔隙（33%RH），不可冻结吸附膜的结构与毛细填充孔隙中发现的结构完全不同。第一个显著特征是即使在低温（-120 {\textdegree} C）下也不存在低密度无定形冰的拉曼光谱指纹。其次，额外的频带揭示水羟基基团指向不同的水/固体和水/蒸汽界面。对于MCM-41，它们对应于水分子作为与二氧化硅的弱H-键供体，并且悬挂羟基朝向孔的空中心取向。对于苯桥PMO，我们发现了一个额外的类型的悬挂羟基，我们归因于水在疏水固体界面。
2022-01-31 cond-mat.soft
Continuous melting through a hexatic phase in confined bilayer water
液态水不仅具有明显的重要性，而且非常有趣，显示出许多异常，仍然挑战我们对这样一个先验简单系统的理解。当观察纳米约束水时也是如此：细胞中成分之间的液体被限制在这样的尺寸内，并且已经有证据表明这种水的行为与其本体对应物非常不同。一个惊人的发现已经从二维承压水的计算机模拟报告：液体显示连续或不连续的熔化取决于其密度。为了理解这种行为，我们已经分析了熔化的双层纳米承压水的分子动力学模拟。在高密度下，我们观察到连续熔化仅与氧的相变有关，氢始终保持液态。此外，我们发现一个中间的六角相之间的液体和三角形的固体冰相的氧，以下的Kosterlitz的Halperin-Nelson-Young理论的二维熔化。液体本身倾向于维持三角形冰的局部结构，其两层具有强烈的相关性，但物质交换非常缓慢。氧和氢的行为的解耦产生了一种状态，在这种状态下，水的复杂性似乎消失了，导致类似于简单的单原子液体。我们模拟水的这种内在趋势可能有助于了解其他封闭和界面水系统中的新行为。
2016-06-28 cond-mat.soft
Layer Analysis of the Structure of Water Confined in Vycor Glass
本文用分子动力学模拟方法模拟了硅孔中水的微观结构。石英玻璃中的单个腔体已被建模，以再现真实Vycor玻璃的孔的主要特征。一个层分析的站点站点的径向分布函数的证据存在于孔隙中的两个子集的水分子具有不同的微观结构。位于内层的分子，靠近孔的中心，具有与本体水相同的结构，但温度高30 K。相反，在外层中的水分子的结构，接近基板，是强烈的影响，由水-基板的亲水性相互作用和敏感的扭曲的H-键网络和相邻分子之间的取向相关性显示。降低水化作用对外层水的结构影响不大。实验测定的水在禁闭的结构特性的后果进行了讨论。
2002-01-16 cond-mat.soft
Structural properties of water confined by phospholipid membranes
生物膜对于细胞的生命是必不可少的，并且水合水为它们的组装和稳定性提供了驱动力。在这里，我们研究了磷脂膜中水的结构特性。我们采用Martelli等人最近提出的敏感局部序度量来表征检查中程序（IRO）的局部结构，它测量和分级局部环境与完美冰结构的重叠程度。靠近膜，水获得高IRO并改变其动力学性质，例如，减慢其在从膜界面延伸超过$\simeq 1$ nm的区域中的平移和旋转自由度。令人惊讶的是，我们表明，在距离$\simeq 2.5$ nm的接口，虽然批量样的动力学恢复，水的IRO仍然略高于在相同的热力学条件下，在散装。因此，水-膜界面在环境条件下具有结构效应，该结构效应比经常调用的$1$ nm长度尺度传播得更远，在分析由膜限制的水的实验数据时应仔细考虑该结果，并且可以帮助我们理解水在生物系统中的作用。
2017-03-22 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
Observation of the Density Minimum in Deeply Supercooled Confined Water
用小角中子散射法（SANS）测量了孔径为15 ± 1埃的介孔氧化硅材料MCM-41-S-15的一维圆柱孔中重水的密度。在这些孔中，本体水在235 K下不发生均匀成核过程，并且液体可以过冷至至少160 K。SANS数据的分析使我们能够确定D2 O密度的绝对值作为温度的函数。我们在210 ± 5 K观察到密度极小值，其值为1.041 ± 0.003 g/cm 3。我们的结果是一致的分子动力学模拟的预测过冷水体。这是第一次在实验上报道过冷水中存在密度极小值。
2007-04-17 cond-mat.soft
Pressure Dependence of Fragile-to-Strong Transition and a Possible Second Critical Point in Supercooled Confined Water
通过在石英玻璃的纳米孔中封水，我们可以绕过晶化过程，利用中子散射研究压力对深过冷态动力学行为的影响。我们观察到一个明显的证据，尖状的脆弱到强大的（F-S）的动态转变。在这里，我们表明，转变温度随着压力的增加而稳步下降，直到它在1600巴的压力下与本体水的均匀成核温度线相交。超过这个压力，就不再可能辨别出F-S转变的特征。识别这个终点与可能的第二个临界点进行了讨论。
2005-08-16 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
Role of quantum fluctuations in structural dynamics of liquids of light molecules
利用介电谱研究了量子效应，如隧穿和零点能，在过冷液体结构动力学中的可能作用。所提出的结果表明，液体，散装3-甲基戊烷3 MP和受限的正常和氘代水具有低的玻璃化转变温度和异常低，为他们的类材料的结构弛豫的温度依赖性的陡度，或脆性。虽然我们没有发现这些液体的结构弛豫隧穿的迹象，它们异常低的脆弱性可以很好地描述的量子涨落的影响。约束水提出了特别有趣的情况下，在早期的数据相比，散装低密度无定形和气相沉积水。承压水的同位素效应比体相水弱得多，但其影响仍然显著。我们表明，这可以归因于由于D-H取代后的零点能的降低，导致弛豫能垒的变化。所观察到的限制和散装水的行为的差异证明了量子效应的势垒高度和水的结构的高灵敏度。此外，这些结果表明，外推承压水的性质，以散装水的行为是值得怀疑的。
2016-10-21 cond-mat.soft
Dynamics of 2D Monolayer Confined Water in Hydrophobic and Charged Environments
利用分子动力学模拟，我们研究了水的类水TIP 5 P模型在亲水和疏水限制下的动力学行为。我们发现，在极端的nanocofinement的情况下，只有一个分子层之间的限制表面的水，水的动力学仍然是Arrhenius与一个非常高的活化能高达高温。在极性（亲水性）约束的情况下，水的中间时间尺度动力学被急剧修改，大概是由于偶极子与由于表面电荷引起的有效电场的瞬态耦合。具体地说，我们发现，在极性表面的存在下，单层水的动力学显示异常区域-即横向均方位移显示了一个独特的超扩散中间时间尺度行为，除了弹道和扩散制度。我们通过提出一个简单的模型来解释这些发现。此外，我们发现，禁闭和表面极性改变振动态密度，特别是我们看到的增强的低频集体模式相比，散装水禁闭。最后，我们发现，晶体-取向耦合的长度尺度随着表面极性的增强而增大。
2010-05-13 cond-mat.soft
Interface-Induced Ordering of Gas Molecules Confined in a Small Space
气体的热力学性质主要是通过大量气体的相图来了解的。然而，对被限制在纳米空间中的气体的观测对经典热力学原理提出了挑战。在这里，我们研究了界面结构，包括O2或N2之间的水和疏水性固体表面通过使用先进的原子力显微镜技术。观察到有序的外延层和帽状纳米结构。此外，在氧过饱和水中观察到了生长在外延基极层顶部的饼状无序层。我们建议，疏水固体表面提供低化学势的网站，在那里溶解在水中的气体分子可以被吸附。通过界面水进一步稳定结构。在环境条件下，当气体分子被限制在足够小的空间中时，气体分子可以聚集成冷凝形式。受限气体的有序性和热力学性质主要取决于界面相互作用。结晶固体表面甚至可以诱导固-气状态。
2014-10-30 cond-mat.soft
Effects of Divalent Cations on Diffusion Dynamics of Biological Water Confined between Lipid Membranes
Global Science Research Center for Systems Chemistry (GCSC)（系统化学全球研究中心）；Department of Chemistry, Chung-Ang University（中央大学化学系）；Center for Molecular Spectroscopy and Dynamics, Institute for Basic Science (IBS)（基础科学研究院分子光谱与动力学中心）；Department of Chemistry, Korea University（韩国大学化学系）
通过分子动力学模拟和广义输运方程，研究了钙离子和镁离子浓度对脂质膜间纳米受限水分子扩散动力学的影响，发现Ca2+单调增加而Mg2+非单调改变扩散系数，归因于不同水合半径及界面结构动力学差异。
2026-05-23 cond-mat.soft
Water inside charged nanoslits: Structure and Dielectric study with a novel water model FAB/$ε$
本文研究了水在石墨烯纳米缝中的介电行为，分析了水分子在电约束下的介电行为，通过极化石墨烯纳米缝，在纳米孔中产生电场。本文研究了水分子在这种电约束下的结构，采用了两种水的力场，三种水的模型是SCP/ $ε$和FAB/ $ε$，第一种是刚性模型，改进了SPC模型;第二种是柔性模型，改进了三种非极化和柔性的力场。
2022-08-11 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
Anomalous dynamics of confined water at low hydration
限制在二氧化硅孔中的水分子的流动性研究了通过计算机模拟在低水合制度，其中大部分的分子居住接近亲水性基板。这些分子的单粒子动力学的层分析表明，在长时间的亚线性行为的异常扩散。这种行为与停留时间分布的长时间衰减密切相关，类似于水与蛋白质接触。
2003-11-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Flexible polymer confined inside a cone-shaped nano-channel
在许多实验情况下，聚合物在锥形几何形状中的纳米尺度限制发生。本文采用分子动力学模拟方法对柔性聚合物在锥形纳米通道中的运动进行了理论研究。研究了通道内单体的分布、受限聚合物的构型、作用在聚合物上的熵力以及它们对通道和聚合物参数的依赖性。理论和仿真结果吻合得很好。在模拟中测量了由通道的不对称形状引起的聚合物上的熵力，并且发现其幅度相对于热能是显著的。所获得的力对通道参数的依赖性可能是有用的锥形纳米通道的设计。
2016-02-23 cond-mat.soft
NMR Studies on the Temperature-Dependent Dynamics of Confined Water
我们使用$^2$ H NMR研究过冷水在不同直径的二氧化硅孔中的旋转运动，特别是在MCM-41材料C10，C12和C14中。结合自旋晶格弛豫，线形，和受激回波分析，使我们能够在很宽的时间和温度范围内确定相关时间。对于所研究的孔径，2.1-2.9 nm，我们发现两个交叉的温度依赖的相关时间的液体水冷却后。在220-230 K，第一个扭结的温度依赖性是伴随着一部分的承压水的固化，这意味着所观察到的交叉是由于从散装的界面为主的水动力学的变化，而不是一个液-液相变。此外，结果提供的证据表明，$α$类过程的动力学是探测以上的交叉温度，而$β$类过程的动力学观察到以下。在180-190 K，我们发现第二个变化的温度依赖性，这类似于在玻璃化转变过程中的过冷液体的$β$过程的报告，这表明一个值的$T_g\!\approx\!185$ K界面影响的液态水。在高温范围内，$T\!>\!225$ K，水重新取向的温度依赖性在较小的C10孔中比在较大的C12和C14孔中更弱，在较大的C12和C14孔中，水重新取向的温度依赖性更大，在较大的C12和C14孔中，水重新取向的温度依赖性更大，在较大的C12和C14孔中，水重新取向的温度依赖性更弱，在较大的C12和C14孔中，水重新取向的温度依赖性更大，在较大的C12和C14孔中，水重新取向的温度依赖性更大，这表明在前2.1 nm限制中二氧化硅限制对水的$α$过程…
2014-07-16 cond-mat.soft
Water Droplets in a Spherically Confined Nematic Solvent: A Numerical Investigation
最近，观察到悬浮在液晶中的水滴形成线性链（Poulin等人，Science 275，1770（1997））。链接发生，例如，在所有表面都具有垂面边界条件的大水滴中。在每对水滴之间的液晶顺序的点缺陷被发现根据拓扑约束。这个点缺陷引起水滴之间的排斥。在我们的数值研究中，我们仅限于两个液滴的链。对于这样一个复杂的几何形状，我们使用有限元的方法来最小化弗兰克自由能。我们证实了一个实验观察，即点缺陷与水滴表面的距离d与水滴的半径r成比例，如d = 0.3 * r。当水滴分开时，我们发现点缺陷并不停留在水滴之间的中间，而是与其中一个水滴形成偶极子。这证实了链式的理论模型。画出了与二阶相变的类比。我们还发现，当一个水滴悬浮在一个双极水滴与两个boojums，即，外边界处的表面缺陷。最后，我们提出了一种配置，其中两个液滴相互排斥，它们之间没有缺陷。
1998-03-10 cond-mat.soft
Dynamical Transitions of Supercooled Water in Graphene oxide Nanopores: Influence of Surface Hydrophobicity
采用分子动力学模拟研究了氧化石墨烯纳米孔中强约束水和轻度过冷水的动力学交叉现象。在相反的研究，禁闭是用来研究散装水的性质，我们感兴趣的是在没有任何散装水的情况下，强承压水的动态过渡。氧化石墨烯表面的物理化学性质对动态转变的影响是通过改变疏水性的程度上的限制表面上放置在10埃的表面间分离，。所有的动力学量显示一个典型的放缓的温度从298到200 K降低，然而，过渡的性质是一个不同的功能的表面类型。在237 K的交叉温度下，亲水区和疏水区之间的水在扩散系数和旋转弛豫时间上表现出从强到强的动力学转变，在238 K时，$α$弛豫时间表现出从弱到强的动力学转变.所观察到的交叉温度远高于本研究中使用的SPC/E水模型的凝固点，表明这些动态转变可以发生在没有大体积水的情况下，在强约束下的温和过冷。相比之下，限制在亲水性孔隙中的水在整个温度范围内显示出单一的Arrhenius能垒。我们的研究结果表明，除了限制，表面的性质可以发挥关键作用，在确定水的动力学过渡过冷。
2020-03-06 cond-mat.soft
Highly Confined Stacks of Graphene Oxide Sheets in Water
自从发现氧化石墨烯（GO）（石墨烯的最容易获得的前体）以来，这种材料已经被广泛研究用于科学和技术中的应用。在这项工作中，我们描述了一个程序，以获得GO在水中的分散体在高浓度下，这些高度脱水的分散体是另外完全可再分散的稀释。利用这种浓缩样品的可用性，可以研究在先前未探索的浓度范围内的水合GO片的结构，并证明结构相变。最后，应用设计用于描述溶致体系的近晶A（或L $_α$）相中的小角散射曲线的模型，可以提取表征转变的稀侧上的体系的弹性参数，从而证明静电和空间（Helfrich）相互作用在稳定GO片的含水层状堆叠中的相关性
2018-03-17 cond-mat.soft
Structure and relaxation processes of an anisotropic molecular fluid confined into 1D nanochannels
用中子散射和光谱技术研究了多孔硅柱状结构中近晶相液晶的结构序参量。结果表明，限制相的平移和取向各向异性特性强烈耦合到多孔硅基质的一维字符。讨论了这种限制诱导的各向异性局域结构对皮秒时间尺度内分子重取向的影响。
2006-05-04 cond-mat.soft
Behavior of water and aqueous LiCl solutions confined in cylindrical silica pores: A wide temperature range molecular dynamics simulation study
通过分子动力学模拟揭示LiCl水溶液在1.6 nm二氧化硅孔中的动力学交叉机制，发现LiCl和受限作用破坏氢键网络、降低扩散活化能，从而解释低温下LiCl加速受限水的实验现象。
2025-04-08 cond-mat.soft physics.chem-ph
Transport Dynamics of Water Molecules Confined between Lipid Membranes
针对脂质膜间受限水分子的非高斯位移输运特性，提出新输运方程解释分子动力学模拟结果，揭示其动力学源于纵向运动引发的横向扩散系数涨落，并发现不受膜间距影响的界面水区域。
2024-04-18 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Fast water flow through graphene nanocapillaries: a continuum model approach involving the microscopic structure of confined water
纳米毛细管内的水变得有序，导致非常规行为。已经观察到石墨烯制成的纳米薄毛细管内的水流动的显著增强[B. Radha等人，Nature（London）538，222（2016）]。在这里，我们解释这种增强是由于石墨烯纳米胶囊内的水的大密度和非凡的粘度。利用Hagen-Poiffille理论和滑移边界条件，结合分离压力项和分子动力学（MD）模拟结果，我们提出了一个解析理论，阐明了疏水纳米胶囊内部水流动增强的起源。我们的工作揭示了一个独特的依赖性的水流在纳米毛细管的结构性质的nanoinsulated水与实验一致，这开辟了一条新的途径，在nanofluidics。
2018-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Attractive Interaction between Fully Charged Lipid Bilayers in a Strongly-Confined Geometry
我们研究了在一价反离子存在下高电荷脂双层之间的相互作用。中子和X射线反射率实验表明，带相同电荷的双层之间的水层比两性离子脂质薄，表明双层之间存在违反直觉的静电吸引相互作用。这种吸引力可以通过考虑强耦合极限内抗衡离子之间的相关性来解释，这超出了经典的泊松-玻尔兹曼静电理论。我们的研究结果表明，在一个高度受限的几何形状的强耦合连续理论的限制，并与水介电常数的减少，由于表面电荷诱导的水分子的取向是一致的。
2019-11-07 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
Structural properties and liquid spinodal of water confined in a hydrophobic environment
我们提出了一个计算机模拟研究的结果TIP4P水被限制在一个疏水无序矩阵的软球过冷时的结晶性能。水的氢键网络似乎保存在这种疏水限制。尽管如此，观察到由于几何约束的氢键的平均数的减少。从350 K到210 K计算了旋节线的液相分支。相同的热力学方案的散装被发现：调幅曲线是单调下降。最大密度线弯曲，避免了与旋节线交叉。然而，最大密度线和旋节线都向更高的压力和更低的温度移动。
2008-04-18 cond-mat.dis-nn 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
Interplay of local hydrogen-bonding and long-ranged dipolar forces in simulations of confined water
在水的标准模型中，库仑相互作用的球形截断允许有效的分子模拟，并且可以对均匀液体的结构给出非常精确的结果。然而，截断已知产生显着的错误，在非均匀系统，特别是静电性能。局部分子场（LMF）理论纠正这样的截断通过使用一个有效的或重组的静电势，占剩余的长程相互作用的影响，通过密度加权平均场平均值，并满足修改后的泊松方程定义的高斯平滑的电荷密度。我们将LMF理论应用于三个简单的分子系统，表现出不同方面的失败的一个天真的应用程序的球形截断-水之间的疏水壁，水之间的原子波纹亲水壁，水之间的限制与施加电场疏水壁。特别是对于最终系统，1/r的球面截断通常失败，LMF理论纠正了所有三个的失败。此外，LMF理论提供了一种更直观的方式来理解在涉及水的分子模拟中局部氢键和长程静电之间的平衡。
2008-09-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Dynamically Slow Processes in Supercooled Water Confined Between Hydrophobic Plates
我们研究了低温下疏水平面之间的水动力学。在不同的压力下，我们观察到不同的行为，我们理解的氢键动力学。在高压下，氢键网络的开放结构的形成被抑制，并且表面可以通过降低温度而快速脱水。在较低的压力下，氢键的快速有序化产生的异质性，负责强的非指数行为的关联函数，但没有强烈的相关时间的增加。在非常低的压力下，氢键网络的逐渐形成是导致相关时间大幅增加的原因，并且最终导致系统和脱水过程的动力学停滞。
2009-06-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-organization of supercooled liquids confined inside nano-porous materials
大规模的分子动力学模拟被用来研究过冷水的结构和动力学修改时，被限制在一个亲水性纳米孔。然后，我们调查的最多和最少的流动分子（动力学的异质性和字符串合作运动）时，过冷水被限制的自动组织的演变。我们的计算使用最近的TIP5P水分子间的潜力。我们观察到一个强大的放缓时，液体被限制的动力学性质，虽然液体结构被发现保持不变时，从孔几何形状校正。然后，我们研究合作运动过冷承压水内相比，散装水。我们观察到强烈的修改时，液体被限制的合作运动。我们观察到，动力学的不均匀性和相关的相关长度的强烈增加，以及在封闭的液体弦状运动。这一结果，这是在反对的预期限制的相关长度的限制程序，可以解释（或解释）的动力学减慢。然而，在恒定的扩散系数的动力学不均匀性的比较表明，动力学的减慢是不足以解释的相关长度的增加。
2007-02-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Anomalies in a waterlike model confined between plates
利用分子动力学模拟，我们研究了两个固定的疏水板之间的类水模型。该系统进行了测试的密度，扩散和结构的异常行为，并与散装的结果进行比较。在我们探索的限制距离范围内，我们观察到，在压力-温度相图中，最大密度的温度（TMD线），最大和最小扩散的温度发生在较低的温度下时，与体积值相比。对于两层之间的距离低于某一阈值$d\le d_c$，仅形成两层颗粒，对于$d\ge d_c$，形成三层或更多层。在三层的情况下，中心层保持液态，而接触层结晶。这一结果与原子模型的模拟结果一致。
2012-12-14 cond-mat.soft physics.chem-ph
Phase diagram of supercooled water confined to hydrophilic nanopores
我们提出了一个相图的水限制在圆柱形二氧化硅纳米孔的压力，温度和孔径。封闭的圆柱形壁是亲水的和无序的，这对有序的水结构具有不稳定作用。这类系统的相图是从一般的论点，从实验观察和计算机模拟和计算机模拟测试的假设参数。相空间分为三个区域：单一的液体，晶体状固体和玻璃。对于大孔，半径超过1纳米，水表现出液体和晶体状的行为，这些制度之间的突然交叉。对于小孔半径，晶体状行为是不稳定的，水在所有非零温度下保持无定形。在足够低的温度下，这些状态是玻璃。过冷水的几个实验结果可以根据我们提出的相图来理解。
2012-05-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Ion specificity of confined ion-water structuring and nanoscale surface forces in clays
离子特异性和相关的Hofmeister效应，普遍存在于含水系统中，可以在水合粘土中产生壮观的后果，其中离子特异性纳米级表面力可以决定土壤和沉积物的大规模内聚，溶胀和收缩行为。我们已经使用了半原子的计算方法和检查钠，钙和铝抗衡离子限制与水之间的带电表面的粘土材料的代表，表明离子水结构在纳米级的限制是在粘土颗粒之间的表面力的起源本质上是离子特定的。当带电表面强烈约束离子和水时，净压力的振幅和振荡自然地从静电和空间效应的相互作用中出现，这不能被现有的理论捕获。增加限制和表面电荷密度促进离子-水结构，其越来越偏离离子的本体水合壳，是强烈的各向异性和持久性的，并且自组织成优化的、几乎固体状的组件，其中几乎没有任何游离水留下。在这些条件下，由于水的介电屏蔽大大减少和高度组织化的水离子结构，带电表面之间可能存在强烈的吸引力相互作用。通过解开这些纳米级相互作用的离子特异性的性质，我们提供的证据表明，离子特定的溶剂化结构确定的限制是在粘土中的离子特异性的起源，并可能在更广泛的范围内的封闭的含水系统。
2022-04-04 cond-mat.soft physics.chem-ph
Sub-diffusion and population dynamics of water confined in soft environments
我们已经研究了分子动力学计算机模拟的动力学的水限制在离子表面活性剂相，从有序的层状结构胶束在低和高的水负荷，分别。我们已经深入分析了主要的动力学特征的均方位移和中间散射函数，并找到了明确的证据，次扩散行为。我们已经确定了水分子躺在带电的界面与疏水性限制矩阵作为主要负责这种不寻常的功能，并提供了一个全面的图片动态的基础上非常精确的分析，在界面上的寿命。最后，我们提供了，第一次我们的知识，一个独特的框架，合理化的存在重要的动力学不均匀性在软约束环境中吸收的流体。
2015-08-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Hydrophobic and ionic-interactions in bulk and confined water with implications for collapse and folding of proteins
水和水介导的相互作用决定了蛋白质折叠、蛋白质聚集和在有限空间中自组装的热力学和动力学。为了深入了解水在折叠问题中的作用，我们描述了一些相关模型系统的计算机模拟。二十烷的塌缩动力学表明，在排出水时，线性烃链采用具有1.5圈的有序螺旋发夹结构。二十烷分子的二聚体的结构具有两个彼此垂直堆叠的有序螺旋发夹。作为研究受限空间中折叠的前奏，我们使用模拟来了解纳米液滴中疏水和离子相互作用的变化。在纳米水滴中，疏水和带电物种的溶剂化发生了剧烈的变化。疏水性物种定位在边界处。离子在水密度低的边界处的倾向随着电荷密度的降低而增加。疏水性、极性和带电残基之间的相互作用在密闭空间中也发生了深刻的变化。使用计算机模拟的结果，并占链熵损失后限制，我们认为，然后证明，使用模拟在明确的水，通用两亲性肽序列的有序状态应稳定在圆柱形纳米孔。
2011-05-05 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Supercooled water confined in a metal-organic framework
在150 ~ 235 K之间所谓的“无人区”内，大量水的结晶是不可避免的。预测在该区域发生的水的玻璃状冻结和液体到液体的转变可以通过将水限制在纳米尺寸的孔中来研究。在这里，我们报告的分子动力学的金属有机框架的孔隙内的水使用介电光谱。检测到的过冷水的温度依赖性动力学与无人区边界外报告的散装水相匹配。在限制中，形成了一种不同类型的水，但仍在经历具有相当大的分子协同性的玻璃化转变。在水中似乎存在两种不同的长度尺度：较小的一种，约为2 nm，是控制玻璃态冻结的协同长度尺度，而较大的一种（> 2 nm），表征了产生具有独特动力学性质的“真正”水所需的氢键网络的最小尺寸
2020-09-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Anomalously low dielectric constant of confined water
University of Manchester（曼彻斯特大学）；National Graphene Institute, University of Manchester（国家石墨烯研究所，曼彻斯特大学）；Sharif University of Technology（谢里夫理工大学）；Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学）；Institut de Bioenginyeria de Catalunya（加泰罗尼亚生物工程研究所）；National Institute for Materials Science（国立材料科学研究所）
通过局部电容测量，发现受限在原子级平坦壁间的水存在极化极小的界面层，其面外介电常数仅约2，厚度为两到三个分子层，为界面水理论提供关键实验反馈。
2018-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.chem-ph
Effect of pressure on the phase behavior and structure of water confined between nanoscale hydrophobic and hydrophilic plates
我们进行了系统的分子动力学模拟的水限制在两个纳米板在T=300 K。我们研究了压力（-0.15 GPa <= P <= 0.2 GPa）和板间距（0.4 nm <= d <= 1.6 nm）对水的相行为的影响。当水被限制在疏水板之间时，在足够低的P下在板之间发生毛细蒸发。发生这种转变的d的阈值随着P而减小（例如，1.6 0.0 5GPa时为0.5nm; 0.1GPa时为0.5nm），直至高P时不发生毛细蒸发。当d ~ 0.6 nm且P >= 0.1 GPa时，系统结晶为双层冰。提出了一个显示汽相、液相和双层冰相的P-d相图。当水被亲水性（羟基化二氧化硅）板限制时，它在所研究的所有P和d处保持在液相中。有趣的是，我们观察到，在这种情况下，即使在P散装水空化，承压水保持在液态。系统地研究了两种板材在不同磷浓度下的水化状态。对于这里研究的条件范围内，我们发现，在疏水板的存在下，P的效果是提高水的结构和水分子推向板。疏水板旁边的水分子的平均取向在加压时不改变。相比之下，在亲水性板的存在下，水结构是不敏感的P。因此，我们的研究结果表明，加压时，疏水板表现为“软”表面（在这个意义上的适应压力依赖的水结构的变化），而亲水性的墙壁表现为“硬”表面。
2006-03-02 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.comp-ph
Understanding diffusion and density anomaly in a coarse-grained model for water confined between hydrophobic walls
我们研究，通过蒙特卡罗模拟，一个粗粒度的模型，在部分水化的疏水壁之间的水单层，与壁到壁的距离约为0.5 nm。我们分析了平行于壁的扩散常数，$D_{\parallel}$，如何改变和相关的系统的相图。我们发现一个轨迹的$D_{\parallel}$最大值和轨迹的$D_{\parallel}$最小值沿等温线，与线的恒定$D_{\parallel}$类似的散装水的熔点线。$D_{\parallel}$极值的两个轨迹包封在恒定$P$时密度最大值的温度线上。我们展示了这些位点是如何与由于氢键的异常体积行为。在低得多的$T$，承压水成为subdiffusive，我们讨论了这种行为是如何增加水分子之间的相关性时，氢键网络的发展。在subdiffusive区域内，虽然翻译在很大程度上受到阻碍，我们观察到，氢键网络可以平衡，其重排是负责沿等压线的密度极小值的外观。我们澄清，最小值不一定与氢键网络的饱和度。
2011-09-13 cond-mat.soft physics.chem-ph
Glass transition and layering effects in confined water: a computer simulation study
利用计算机分子动力学研究了纳米孔中水的单粒子动力学。对孔进行建模以表示Vycor玻璃的孔的平均性质。动力学分析在不同的水化水平和过冷。在所有的水化水平和所有的温度下，由于基材的强亲水性，观察到分层效应。在室温下，时间密度函数已经显示出与德拜和拉伸指数行为的强烈偏离。无论是在降低水化水平和过冷时，我们发现的功能，可以相关的笼效应典型的过冷液体经历动力学玻璃化转变。然而，模式耦合理论所预测的行为只能通过对密度衰减器进行适当的壳分析来观察。来自基底的前两层内的水分子在环境温度下已经处于玻璃态（结合水）。剩余的分子子集（自由水）经历动力学玻璃化转变;密度衰减因子的弛豫与理论的主要预测一致。根据我们的数据，我们可以预测自由水的结构停滞温度。
2000-10-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Water confined in self-assembled ionic surfactants nano-structures
我们提出了一个粗粒化模型的离子表面活性剂在明确的水溶液中，并研究通过计算机模拟的影响，水含量对系统的形态，以及随之而来的影响所形成的界面上的结构特征的吸附流体。在环境条件下增加水化水平，该模型表现出一系列的三个不同的阶段：层状，圆柱形和胶束。我们表征的衍射图案和中子散射静态结构因子方面的不同结构。我们证明了自组装水畴的纳米尺寸的变化率在不同的阶段显示出奇特的变化。我们还深入分析了水/限制矩阵接口的结构，其可调程度的曲率的影响，以及水分子在不同的限制环境中的性质。最后，我们讨论了我们的结果相比，实验数据和它们对广泛的重要的科学和技术领域的影响，在软材料的界面处的水的行为是至关重要的。
2014-12-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
In-plane dielectric constant and conductivity of confined water
University of Manchester（曼彻斯特大学）；National Graphene Institute, University of Manchester（曼彻斯特大学国家石墨烯研究所）；Politecnico di Milano（米兰理工大学）
本研究利用扫描介电显微镜测量受限水的面内电学性质，发现少层受限水具有约1000的巨介电常数和接近超离子液体的高电导率，归因于无序氢键网络，对理解纳米尺度水行为至关重要。
2024-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.chem-ph
Suppressed terahertz dynamics of water confined in nanometer gaps
本研究利用环形纳米间隙平台测量2-20纳米受限水的太赫兹复折射率，发现极端受限下氢键网络长程关联动力学受抑制，非界面水太赫兹介电常数也显著降低，为水介导的生物过程研究提供关键依据。
2023-11-04 cond-mat.soft physics.optics
Revealing the hidden dynamics of confined water in acrylate polymers: Insights from hydrogen-bond lifetime analysis
本研究通过分子动力学模拟探究三种聚（甲基）丙烯酸酯中受限水的氢键动力学，发现含水量降低会减慢氢键动力学，且不同聚合物官能团会导致水分子氢键断裂后的扩散行为存在差异，深化了对聚合物官能团影响氢键动力学的认知。
2023-04-21 cond-mat.soft physics.chem-ph
Liquid-liquid-like phase transitions between high, mid, and low density phases in confined water
过冷水的液-液相变是一个长期存在争议的问题。我们显示了真正的稳定的一级相变之间的高密度和低密度液体（HDL和LDL）的结构在受限的过冷水在正负压力的模拟结果。这些拓扑相变起源于分子交换被冻结后分子转动模式下的氢键网络有序化。这是解释的序参量依赖的自由能变化混合后的类液体和冰的氢键取向的部分，这是由他们的两个多体相互作用。这种未经探索的纯氢键取向驱动的拓扑相给出了具有高密度和低密度结构的中等密度和稳定的中间混合相。过冷水的相图显示了水的第二和第三临界点。
2020-06-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Water-methanol mixture confined in a graphene slit-pore
本研究通过分子动力学模拟探索了石墨烯狭缝孔对水-甲醇混合物动力学和结构的影响，发现水倾向于占据孔中心而甲醇聚集于疏水壁，且12.5Å孔径在机械稳定且高效，为水-甲醇分离提供了最优配置。
2023-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
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
Hydrogen bond analysis of confined water in mesoporous silica using the reactive force field
利用反应力场对孔径为2.7 nm的纳米多孔二氧化硅中水的结构和动力学性质进行了大规模分子动力学模拟研究.计算了水的径向分布函数和扩散系数，孔隙中心处的数值与实际水的实验值吻合较好。此外，孔被分成薄的同轴层，和平均氢键数，氢键寿命，和氢键强度作为从孔中心轴的径向距离的函数进行计算。分析表明，涉及硅烷醇（Si-OH）的氢键具有较长的寿命，虽然每个原子的平均氢键数并没有从孔中心的变化。这些氢键的较长寿命以及较小的扩散系数归因于它们的较大强度。
2019-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Unusual Phase Behavior of Confined Heavy Water
水的许多反常性质在深度过冷区域被放大。在这里，我们提出了中子散射测量的密度的重水限制在纳米多孔硅基质MCM-41-S（\approx 15孔径），即状态方程ρ（T，P），在温度和压力范围内，从300 K到130 K和从1巴到2900巴，其中散装水将结晶。在低于一定压力Pc的情况下，可以观察到连续密度曲线斜率的突然变化（“扭结”）;然而，在高于Pc的情况下，不存在这种特征。相反，在升温和降温扫描之间的密度分布中的滞后现象在Pc以上变得突出。因此，数据可以被解释为在低压下的表观二阶相变线演变成在高压下的一阶相变线。如果是这样的话，在Pc \approx 1500 bar，Tc \approx 210 K的“三临界点”的存在成为解释低温承压水异常富相行为的另一种可能的情况。
2011-06-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Intermittent molecular motion and first passage statistics for the NMR relaxation of confined water
通过分子动力学模拟和首次返回通过时间计算，将受限流体微观参数与NMR弛豫率R1关联，仅用统计力学概念预测和解释界面分子弛豫。
2025-01-29 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.comp-ph
