Effect of excluded volume interactions on the interfacial properties of colloid-polymer mixtures
本文采用巨正则蒙特卡罗模拟对胶体-聚合物混合物的平衡相图和界面性质进行了数值研究。胶体颗粒被视为硬球，而聚合物链被描述为软排斥球。聚合物-聚合物、胶体-聚合物和壁-聚合物相互作用通过由Bolhuis和Louis导出的密度依赖性势来描述[Macromolecules，35（2002），第1860页]。我们将我们的结果与Asakura-Oosawa-Vrij模型进行了比较，该模型将聚合物视为理想颗粒。我们发现，驱动分层过渡所需的聚合物的数量是较大的相互作用的聚合物，气液界面张力较小。当系统被限制在两个平行的硬板之间时，我们发现毛细冷凝。与AOV模型相比，我们发现聚合物之间的排斥体积相互作用抑制了毛细凝聚。为了诱导毛细冷凝，与理想聚合物相比，需要更小的不饱和度和更小的板分离。
2007-11-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A Soft Penetrable Sphere Colloid Model for the Description of Charge and Excluded Volume Interactions in Antibody Solutions
Lund University（隆德大学）；The University of Manchester（曼彻斯特大学）；National Research Council (ISC-CNR)（国家研究委员会（ISC-CNR））
本文提出一种改进的柔软可穿透球体模型，考虑抗体Y形结构及电荷分布，准确描述热力学和集体动力学量，并复现计算机模拟结果。
2026-04-12 cond-mat.soft physics.bio-ph
Dynamic Equivalence between Soft Star Polymers and Hard Spheres
了解软胶体，如星形聚合物，树枝状聚合物和微凝胶的动力学，具有科学和实际意义。据了解，排斥体积效应在胶体动力学中起着关键作用。在这里，我们提出了一个条件的压缩性等效，提供了一个简单的方法来实验评估排除体积的软胶体从热力学的观点。我们应用这一条件来调查一系列的星形聚合物分散体的动力学。结果发现，随着浓度的增加，星型聚合物的长时间自扩散率的放缓，归一化的短时间自扩散率，可以映射到硬球行为。这种现象揭示了软胶体和硬球之间的动态等效性，尽管软胶体的颗粒间相互作用的明显复杂性。介绍了软胶体分散体的渗透压缩系数和自扩散系数的测定方法。
2019-09-11 cond-mat.soft
Effect of polymer-polymer interactions on the surface tension of colloid-polymer mixtures
本文在平方梯度近似的框架下，研究了在良溶剂中理想聚合物和相互作用聚合物的相分离胶体-聚合物混合物界面的密度分布和表面张力。计算表明，在聚合物-聚合物排斥体积相互作用的存在下，界面具有较低的宽度和表面张力相比，理想的聚合物的情况下。这些结果是由相互作用的聚合物引起的胶体颗粒之间的耗尽电位的较短范围和较小深度的直接结果。
2003-09-10 cond-mat.soft
Self-assembly and entropic effects in pear-shaped colloid systems: II. Depletion attraction of pear-shaped particles in a hard sphere solvent
我们考虑梨形胶体颗粒在硬球溶剂中的耗尽效应，对于梨形胶体颗粒的两种不同的模型实现。这两种模型是梨形硬高斯重叠（PHGO）颗粒和硬梨形旋转（HPR）。这项研究的动机是提供一个微观的理解，这些梨形胶体在稠密的悬浮液中，在本系列的第一部分中已经报道了显着不同的介观自组装特性。这是通过确定不同的耗尽吸引力，通过MC模拟PHGO和HPR颗粒在一个硬球溶剂的池，并将它们与排除体积计算的数值获得的理想配置的微观水平上进行比较。虽然HPR模型的行为预测的排除体积的分析，PHGO模型展示了相邻颗粒之间的倾斜，这可以归因于PHGO接触函数的特殊的非加性特性的偏好。最后，我们提出了一个潜在的实验可实现的梨形颗粒模型，非添加剂硬梨的革命（NAHPR）模型，这是基于HPR模型，但也具有类似的PHGO颗粒的非添加剂性状，以模仿其耗尽行为。
2020-04-06 cond-mat.soft
Entropic patchiness drives multi-phase coexistence in discotic colloid-depletant mixtures
熵驱动的硬颗粒分散体的平衡相行为可以理解从排除体积参数。虽然单分散硬球仅表现出流体-固体相变，但各向异性硬颗粒如棒、盘、长方体或板表现出各种多相平衡。这种各向异性颗粒的有序化通过减少它们之间的排除体积来增加自由体积熵。此外，depletants引起的熵补丁代表的方向依赖的吸引力，从而在非平凡的相行为。我们表明，自由体积理论是一个简单的，通用的和易于处理的框架，使这些影响和合理化的各种实验结果。板状颗粒构成广泛用于食品、化妆品和石油工业的粘土、沥青质和有色液晶的主要结构单元。我们表明，血小板和理想的expletants的混合物表现出惊人的丰富的相行为，包含几种类型的三相共存的地区，甚至是一个四重区与四个共存的阶段。
2017-11-11 cond-mat.soft
Overcharging: The Crucial Role of Excluded Volume
在这封信中，我们调查的机制过度充电的一个单一的球形胶体在水溶液中的盐的存在下的原始模型的框架内的分子动力学（MD）模拟以及积分方程理论。我们发现，过充电的发生和强度强烈依赖于盐离子的大小，和流体中的可用体积。为了理解微离子的排斥体积的作用，我们首先考虑不带电的系统。对于一个固定的体积浓度，我们发现，在增加流体颗粒的尺寸强烈增加的局部浓度附近的胶体表面和颗粒变得横向有序。对于带电系统，第一表面层主要由强关联的抗衡离子构成。我们认为，这是一个关键的机制，以产生过充电与低静电耦合，并作为一个更实际的结果，占电荷反转与一价含水盐离子。
2002-08-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Demixing of colloid-polymer mixtures in poor solvents
采用密度泛函理论研究了低溶剂质量对胶体和非吸附性聚合物模型混合物流体分层的影响。胶体颗粒被建模为硬球和聚合物线圈作为有效的互穿球，具有硬的相互作用与胶体。该溶剂被建模为一个主溶剂的两组分混合物，被认为是一个背景θ-溶剂的聚合物，和共溶剂的点粒子，从胶体和聚合物中排除。共溶剂排除有利于聚合物的重叠，通过诱导聚合物之间的有效吸引来模拟不良溶剂的效果。对于该模型，推导了基于几何的密度泛函理论，并将其应用于体相流体的相行为。随着共溶剂浓度的增加（恶化溶剂质量），预测的胶体聚合物的双节转移到较低的胶体浓度，促进分层。对于足够差的溶剂，在低胶体浓度下预测重入分层过渡。
2002-04-15 cond-mat.soft
Osmotic force resisting chain insertion in a colloidal suspension
我们考虑将刚性链插入颗粒的胶体悬浮液中的问题，这些颗粒通过排除的体积力与它相互作用。插入的自由能与创造一个没有胶体的空腔的功有关，这个空腔足够大，可以容纳这个链。每单位长度的相应功是抵抗链进入胶体悬浮液的力。在硬球流体的情况下，这项工作可以直接计算内的缩放粒子理论;对于灵活的聚合物的解决方案，另一方面，我们采用简单的缩放参数。以这些方式计算的力示出，纳米链和胶体直径，是几十pN的顺序为生物物理过程的溶液体积分数，如DNA从病毒衣壳喷射到细胞质中。
2003-03-03 cond-mat.soft
Structure and thermodynamics of colloid-polymer mixtures: a macromolecular approach
在一个双组分，Ornstein-Zernicke为基础的液体状态的方法研究了添加非吸附性聚合物的浓缩胶体悬浮液的结构的变化。考虑了聚合物的构象自由度，并在链段水平上强制排除体积。聚合物相关孔，耗尽层，和过量的化学势描述与聚合物物理理论的有效领域的模型治疗的大分子。已知的耗尽吸引效应在低颗粒密度下恢复，而在较高密度下出现新型多体效应，并在大型聚合物中占据主导地位。
2000-07-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Colloid-Induced Polymer Compression
我们考虑一个模型混合物的硬胶体球和非吸附聚合物链在θ溶剂。聚合物组分被建模为有效球体的多分散混合物，相互不相互作用但被排除在胶体之外，其半径可以自由调整以允许胶体诱导的压缩。我们调查的本体流体分层行为，该模型系统使用基于几何的密度泛函理论，其中包括聚合物的尺寸多分散性和构型自由能，从精确的半径的回转分布的理想（随机行走）链。自由能通过最小化相对于聚合物尺寸分布的自由能泛函来计算。随着胶体浓度和聚合物与胶体尺寸比的增加，发现胶体限制越来越多地压缩聚合物。相应地，与不可压缩的聚合物双节相比，分层流体双节转移到富含胶体的分支上的更高的聚合物密度，从而稳定混合相。
2003-02-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Macroion adsorption: The crucial role of excluded volume and coions
从理论上研究了带电胶体（大离子）在带相反电荷的平面基底上的吸附。适当考虑到大离子的有限尺寸，不寻常的行为报告。研究发现，共离子（与基质带相同符号电荷的小盐离子）的作用对于理解大离子吸附过程中所涉及的机制至关重要。特别地，共离子可在基板表面附近积聚并导致反直觉的{ \it表面电荷放大}。
2007-10-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effective Interactions and Volume Energies in Charged Colloids: Linear Response Theory
在电荷稳定的胶体悬浮液中，任意的盐浓度，粒子间的相互作用，描述在一个等效的单组分系统中的有效相互作用的水平。从所有微离子的自由度的配分函数积分，并假设线性响应的宏观离子电荷，一般表达式得到一个有效的静电对相互作用和相关的微离子体积能量。对于具有硬球核的大离子，有效相互作用是DLVO屏蔽库仑形式，但具有修改的屏蔽常数，包括排除体积效应。体积能--一种单组分还原的自然结果--对总自由能有贡献，并且在低盐浓度的极限下可以显著影响热力学性质。作为例证，渗透压和体积模量的计算和比较最近的实验测量去离子悬浮液。对于足够的电荷和浓度的大离子，它示出的抗衡离子可以起到软化或不稳定的胶体晶体。
2000-06-21 cond-mat.soft
Structure, thermodynamic properties, and phase diagrams of few colloids confined in a spherical pore
在正则系综下，采用事件驱动的分子动力学模拟，研究了一个封闭在小球腔中的少量胶体体系。胶体粒子通过短程方阱势相互作用，该势考虑了胶体间相互作用的基本要素吸引和排斥体积排斥。在非均匀流体理论的框架下，我们分析了这个少体封闭系统的结构和热力学性质。对关联函数和密度分布的空腔被用来确定系统的结构和空间特性的不均匀性。还分析了壁面压力、内能和表面量（如表面张力和吸附）在整个密度、温度和颗粒数范围内的变化。我们的特点是系统的结构从2到6个禁闭粒子作为密度和温度的函数，确定了独特的定性行为遍布热力学平面$T-ρ$在几个粒子等价的宏观系统的相图。应用扩展的对应态定律，将方阱相互作用映射到Asakura-Oosawa模型。我们明确地链接的温度在封闭的方井流体中的聚合物在Asakura-Oosawa模型的等效包装分数。使用这种方法，我们研究了有限的系统中的几个胶体的胶体-聚合物混合物。
2015-04-09 cond-mat.soft
Phase behaviour of charged colloidal sphere dispersions with added polymer chains
我们研究了混合物的高度屏蔽排斥带电球和非吸附的理想聚合物链在一个共同的溶剂中使用自由体积理论的稳定性。用屏蔽库仑对势描述了盐水溶液中带电胶体之间的有效相互作用，它补充了纯硬球相互作用。理想的聚合物链被视为球体，通过硬核相互作用从胶体中排除，而两个理想链之间的相互作用被设置为零。此外，我们调查的带电胶体聚合物混合物在计算机模拟中的相行为，使用两体（Asakura-Oosawa对势）近似的有效的一个组件的带电胶体的哈密顿量。我们从模拟和自由体积理论得到的结果显示出类似的趋势。我们发现，屏蔽库仑排斥抵消了有效的聚合物介导的吸引力的效果。对于小的聚合物和相对较大的带电胶体球的混合物，流体-晶体转变转移到显着更大的聚合物浓度与屏蔽库仑排斥的范围增加。对于相对较大的聚合物，屏蔽库仑排斥的影响较弱。所得到的流体-流体双节点仅稍微移向更大的聚合物浓度后，增加屏蔽库仑排斥的范围。总之，我们的研究结果表明，分散液中含有带电胶体和中性非吸附聚合物的增溶性增加后，增加的范围内的屏蔽库仑排斥，或降低盐浓度，特别是当聚合物是小的胶体相比。
2005-09-30 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
A density--functional study of interfacial properties of colloid--polymer mixtures
胶体-聚合物混合物的界面性质检查内的一个有效的单组分表示，其中的聚合物的自由度被追溯出来，留下一个流体的胶体颗粒通过聚合物引起的损耗力相互作用。限制是零，一个和两个-身体有效的潜力，和自由能功能是用来治疗胶体排除体积相关性内罗森菲尔德的基本措施理论，和耗尽-诱导吸引力内的一阶微扰理论。该功能允许理想和相互作用的聚合物的一致处理。该理论适用于硬壁附近的表面性质，两个壁之间的耗尽相互作用，以及流体-流体界面的分层胶体-聚合物混合物。本理论的结果比较以及预测的一个完全的两个组分表示的混合物的胶体和理想的聚合物（朝仓-大泽模型），并允许系统的调查聚合物-聚合物相互作用对界面性质的影响。特别是，壁表面张力被发现是显着大于相互作用比理想的聚合物，而相反的趋势是预测的流体-流体界面张力。
2004-11-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effect of polydispersity, bimodality and aspect ratio on the phase behavior of colloidal platelet suspensions
我们使用一个基本的测量密度泛函的硬板状多分散颗粒，在限制取向近似，解释在最近的实验中研究的血小板胶体悬浮液的相行为。特别是，我们专注于我们的注意力的行为的总包装分数的混合物，$η$，在该地区的两相各向同性，双相共存的平均纵横比，多分散性和分数的总体积$γ$所占的双相。在我们的模型中，血小板在正方形截面中是多分散的，边长为$σ$，但具有恒定的厚度$L$（和纵横比$κ\equiv L/<σ><1$，其中$<σ>$为平均边长）。我们的理论和最近的实验之间的良好协议是通过映射到一个有效的，排除体积相互作用，但与较厚的颗粒（由于存在的长程排斥血小板之间的相互作用）的真实系统。形状和粒度的多分散性的影响已被考虑通过使用一个有效的均方差，取决于两个多分散性的大小分布函数。我们还表明，双峰的尺寸分布函数需要正确地描述巨大的两相共存的差距和非线性的功能$γ(η)$，这两个重要的功能，这些胶体悬浮液表现出。
2012-09-27 cond-mat.soft
