Rich polymorphism of a rod-like liquid crystal (8CB) confined in two types of unidirectional nanopores
利用中子和X射线散射研究了4-正辛基-4 '-氰基联苯（8 CB）在平均直径为30 nm的多孔氧化铝和多孔硅（PSi）单向纳米孔中的相变.空间限制揭示了丰富的多态性，除了近晶A相，至少有四个不同的低温相。作为热处理和空间限制条件的函数的结构研究使我们能够深入了解这些相的形成及其相对稳定性。它给出了限制在PSi中的8 CB的完整相行为的第一个描述，并提供了与在本体条件下和在类似的几何限制条件下获得的结果的直接比较，但是使用氧化铝阳极孔膜具有减少的淬火无序效应
2008-04-09 cond-mat.soft physics.geo-ph
Effects of nanopore and fluid structure on anomalies and phase transitions of confined core-softened fluids
我们使用分子动力学模拟来研究纳米孔和流体结构如何影响受限异常流体的动力学、热力学和结构性质。流体建模使用的ST 4原子模型的水的有效对电位。该系统具有密度，结构和动力学异常和汽-液和液-液临界点类似于散装水中观察到的量。限制是由光滑和结构化的墙壁。对于光滑约束和结构约束，约束流体的极值密度和扩散温度向较低的值移动，而压力向较高的量移动。在光滑壁的情况下，当纳米孔尺寸增加时，流体相和非晶相之间的临界点和极限显示温度和压力的非单调变化。在结构化壁的情况下，临界点的压力和温度随多孔尺寸单调变化。我们的结果解释的基础上的不同长度尺度的流体和壁面流体相互作用之间的竞争。
2015-02-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Ionic Capillary Evaporation in Weakly Charged Nanopores
使用变分场论，我们表明，限制在中性圆柱形纳米孔穿越低介电膜的电解质表现出一阶离子液体-蒸汽伪相变从离子渗透“液体”相到离子排斥“蒸汽”相，由纳米孔改性的离子相关性和介电斥力控制。对于带弱电荷的纳米孔，这种伪过渡存活下来，并可能揭示实验中观察到的纳米孔电导率快速切换背后的机制。
2010-10-10 cond-mat.soft
Semicrystalline block copolymers in rigid confining nanopores
我们已经研究了在弱限制（纳米孔径D /平衡PS-b-PLLA周期L0大于4.8）下限制于直圆柱形纳米孔的形成片层的PS-b-PLLA中的PLLA结晶。熔融的PS-b-PLLA主要沿着纳米孔形成同心层状结构，但即使对于D/L0 = 7.3也会出现缠绕的螺旋。PS-b-PLLA熔体在低于TG（PS）的温度下淬火导致PLLA冷结晶严格受限于玻璃化的PS畴。在TG（PS）以上，PLLA结晶通过纳米孔中心中的PS-b-PLLA熔融域结构模板化，而在纳米孔壁上的吸附稳定最外圆柱形PS-b-PLLA壳。在这两者之间，纳米级PS-b-PLLA熔融域结构明显成熟，以减少从最外面的固定化PS-b-PLLA层传递的挫折。PLLA结晶的开始催化成熟，而瞬态成熟状态被提前PLLA结晶逮捕。即使PS较软，某些螺旋结构基序也会保留PLLA结晶。PLLA晶体生长最快的方向优先与纳米孔轴对齐，与PLLA均聚物的程度相同，与PS是玻璃质还是柔软无关。
2017-11-24 cond-mat.soft
Surface Phase Transition in Anomalous Fluid in Nanoconfinement
我们通过分子动力学模拟探索了刚性和柔性纳米孔内的反常流体的化学行为。流体由两个长度尺度势来模拟。在散装这一系统表现出密度和扩散的异常行为在液态水中观察到的。我们发现，刚性和柔性纳米孔内的异常流体形成层。随着纳米孔体积的减小，刚性表面表现出与层数变化相关的三个连续的一阶相变。这些相变对于柔性约束是不存在的。我们的研究结果表明，约束的性质是相关的约束液体的性质，这表明，在碳纳米管中的限制应该是完全不同的生物通道中的限制。
2014-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Water Assisted Proton Transport in Confined Nanochannels
在疏水限制下的水合过量质子是纳米多孔材料和生物分子系统中电荷传输行为和反应性的关键组分。本文通过改变圆柱形碳纳米管（CNT）纳米孔的直径（d = 0.81、0.95、1.09、1.22、1.36、1.63和1.90 nm）、长度（1 ~3和~5 nm）、曲率和手性，计算研究了亚2 nm疏水纳米孔的过量质子限制效应。还探索了具有不同直径段的组合的CNT。限制下的水分子的空间分布是直径相关的，然而，质子溶剂化和运输被一致地发现发生在邻近孔壁的水层中，显示出水合过量质子水合氢离子样结构的“两亲性”特征。质子传输自由能垒也随着纳米孔直径的增加而显著降低，并且质子传输在d > lnm的纳米孔中变得几乎无垒。在所研究的纳米孔中，Zundel阳离子（${H_{5}O_{2}}^{+}$）仅在d = 0.95 nm CNT（7，7）纳米孔中填充。CNT（7，7）纳米孔内水合过量质子和$K^{+}$的存在分别诱导水密度增加40%和20%。通过CNT纳米孔的$K^{+}$传输的自由能垒也始终高于质子传输。有趣的是，过量质子电荷缺陷分布的演变揭示了d = 0.81 nm CNT（6，6）纳米孔（或段）中的“冻结”单水线构型，水合的过量质子只能通过Grotthuss机制穿梭通过该构型。车辆扩散成为相关的质子运输在“平”的自由能区和更宽的纳米孔，其中质子不主要穿梭在轴向方向。
2020-06-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Competition between Born solvation, dielectric exclusion, and Coulomb attraction in spherical nanopores
最近测量的一个非常低的介电常数，$ε$，限制在纳米狭缝孔中的水，导致我们重新考虑离子分配到纳米孔的物理基础。对于与大量介电常数$ε_b>ε$处于化学平衡的受限离子，由于这种介电失配，预期在纳米孔中离子排斥的起源处的三种物理机制被修改：水-孔隙界面介电排斥（具有膜介电常数，$ε_m<ε$），与孔中Debye-Hückel筛选参数的差异相关的溶剂化能，$κ$，在体相$κ_b$中，经典玻恩溶剂化自能与$ε^{-1}-ε_b^{-1}$成正比.我们的目标是澄清这三种机制之间的相互作用，并调查所发挥的作用玻恩贡献在离子液体-蒸汽（LV）相分离在受限的几何形状。我们首先解析地计算位于半径为$R$的纳米球形孔中心的半径为$R_i$的离子的平均力势（PMF）。通过计算受限离子溶液的变分巨势，推导出离子在孔中的分配系数。LV过渡的相图建立各种参数值，我们表明，这个相变的签名可以通过监测总渗透压检测。对于带电的纳米孔，这些排斥效应与静电吸引竞争，静电吸引迫使抗衡离子进入孔中以实施电中性。因此，这项研究将有助于破译玻恩自能和介电失配在实验和模拟离子通过纳米孔传输的各自作用。
2021-09-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Quantized Self-Assembly of Discotic Rings in a Liquid Crystal Confined in Nanopores
具有芳香族核的类芳香族分子自发地堆积在线性柱中，沿着柱轴具有高的一维载流子迁移率，使其成为功能性自组织物质的突出模型系统。我们通过高分辨率的光学双折射和基于同步加速器的X射线衍射表明，将热致性分散液晶限制在圆柱形纳米孔中会导致由同心圆弯曲柱组成的环形层的量子化形成，这在体状态下是未知的。从壁开始，该环自组装逐层传播到块体各向同性柱状过渡的过冷域中的孔中心，从而允许通过小的温度变化可逆地打开和关闭单个纳米级环。通过建立一个吉布斯自由能相图，我们跟踪的相变量子化的离散层的多余的弯曲变形能相比，热能，即使对于这个接近室温的系统。蒙特卡罗模拟得到的空间分辨的有序序参量、密度图和键形成序参量证实了约束诱导的柱状环形成的普遍性和鲁棒性以及它的量化性质。
2018-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Simulation of a flat folding nano-swimmer confined in a nanopore
我们使用分子动力学模拟来研究一个简单的蝴蝶状分子马达在充满粘性介质的各种半径的纳米孔内的位移。该介质被建模为具有多功能的潜力，可以调整以代表大量的材料。先前发现，电动机折叠不仅增加其位移，而且在介质内部产生与电动机折叠的打开角度相关的基本扩散过程。这些过程的存在改变了介质的动态特性，进而影响了马达排量。因此，我们通过改变马达开度角来测试具有孔内介质的不同活化的马达位移。我们发现，最佳的电机位移振荡与孔径和最佳半径取决于激活的介质。这些结果意味着，对于给定的孔径，可以选择优化马达排量的激活或开度角。结果还表明，激活强烈降低了电机运动的限制阻碍，特别是对于小孔隙。最后，通过对电机位置分布概率和基本运动密度的分析，发现电机主要分布在孔隙中心。我们发现尖峰的基本运动的密度时，电机远离中心，这表明重要的贡献的电机弹跳运动的孔壁。
2021-09-07 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
A ferroelectric liquid crystal confined in cylindrical nanopores: Reversible smectic layer buckling, enhanced light rotation and extremely fast electro-optically active Goldstone excitations
利用高分辨线性和圆光学双折射以及中子衍射织构分析，研究了热致铁电液晶（2 MBOCBC）在阳极氧化铝单块（AAO）中自组织平行孔（半径为10、15或20 nm）中的取向和平移有序性.的结果进行了比较，散装系统上的实验。天然氧化孔壁不提供稳定的smectogen壁锚定。相比之下，一个聚合物壁接枝强制执行平面分子锚定的结果在热历史独立形成的近晶C* 螺旋和可逆的人字形层屈曲。的旋光功率的增强高达一个数量级的限制相比，散装液晶追溯到螺旋结构的预过渡形成在近晶-A *-近晶-C* 变换。线性电光双折射效应证明了沿受限螺旋超结构的分子倾斜矢量方向的集体波动，即典型的准铁电转变的Goldstone相子激发。它们的弛豫频率随着作为平面波激发特征的孔半径倒数的平方而增加，并且比在本体中大两个数量级，证明了液晶-AAO纳米杂化物的异常快速的电光功能性。
2017-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Zigzagging Diffusion and Non-Standard Transport in Particle-laden Nanopores Under Extreme Confinement
本研究通过分子动力学模拟发现，氧化铝狭缝纳米孔中甲苯的层状结构与孔宽的匹配性，会使溶剂及其中富勒烯颗粒的输运系数呈锯齿形变化，打破经典流体力学标度关系，为纳米孔尺寸依赖输运提供了微观依据。
2025-06-10 cond-mat.soft
Domain Growth and Aging in a Phase Separating Binary Fluid Confined Inside a Nanopore
本文通过分子动力学模拟研究了纳米孔受限二元流体的相分离动力学，发现系统冻结成条纹形态前平均区域尺寸遵循温度无关的 $t^{2/3}$ 幂律，老化动力学指数为 $\lambda\simeq2.55$，揭示了受限条件下独特的流体力学效应。
2025-10-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Intermittent permeation of cylindrical nanopores by water
分子动力学模拟的水分子在纳米尺寸的圆柱形通道连接两个水库表明，水的渗透是非常敏感的通道半径和电极化的强度的包埋材料。在阈值下，渗透是纳秒时间尺度上的{ \emph{intermittent} }，并且通过通道内离子的存在而强烈增强，提供了门控的可能机制。封闭水保持令人惊讶的流体和块状。它的行为与参考Lennard-Jones流体的行为截然不同，后者倾向于在通道内收缩成高度分层的结构。
2002-05-22 cond-mat.soft
Chains in critical fluids and nanopores
研究了多孔介质中聚合物在临界二元溶剂中的构象行为。聚合物在本体中的尺寸主要由溶剂密度波动的相关长度决定，取决于二元混合物临界点的接近程度。我们发现，在相反的散装行为，在多孔介质中的聚合物的构象性质强烈依赖于孔径。后者控制溶剂密度波动的相关长度，从而确定聚合物尺寸。
2004-09-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Confining deep eutectic solvents in nanopores: insight into thermodynamics and chemical activity
我们已经建立了详细的相图的原型低共熔溶剂乙醇（乙二醇/氯化胆碱2：1）作为水合水平的函数，在本体状态和限制在纳米通道的介孔结构的多孔二氧化硅基质MCM-41和SBA-15，与孔半径$R_P$ = 1.8 nm和4.15 nm。对于纯的和适度水合的DES，避免冷冻，并且在所有情况下形成玻璃形成溶液。当水的质量分数高于阈值$W_g'\approx30\%$时，发生结晶并导致形成最大冷冻浓缩的DES溶液。在这种情况下，由于限制和冰点下降效应的结合，在限制状态下获得了极深的熔化凹陷。这些现象进行了定量分析，基于经典的吉布斯-汤姆森和拉乌尔热力学方法的扩展版本。在此框架下，在密闭系统中的水化学活性的预测值被证明是系统地偏离散装同行。这一惊人的观察的起源进行了讨论相对于水的热力学异常的“无人区”和DES解决方案中的特定纳米结构的可能存在时，在纳米通道或在与固体的界面处操作。
2022-01-04 cond-mat.soft physics.chem-ph
Memory-Induced Transport and Arrest in Flashing Ratchets: From Superdiffusion to Clustering
研究揭示了在单文件运动中，非马尔可夫噪声诱导粒子从超扩散到聚团的动态转变，为拥挤系统输运调控提供新视角。
2025-12-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Multilayer approximation for a confined fluid in a slit pore
基于多层结构模型，研究了一种简单的Lennard-Jones流体在具有硬壁的狭缝纳米孔中的流动。每一层都是均匀的，并且平行于孔壁。该系统的亥姆霍兹能量是根据范德华近似构造的，其优点是模型的几何形状允许获得所涉及的积分的解析表达式。作为处于热力学平衡的多层体系，得到了各层密度和宽度的非线性方程组。方程的数值解给出了密度分布和纵向压力。结果与蒙特卡罗模拟和氮的实验数据进行了比较，显示出非常好的协议。
2010-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Elastic Properties of Confined Fluids from Molecular Modeling to Ultrasonic Experiments on Porous Solids
限制在纳米孔中的流体在自然界和技术中普遍存在。近年来，受非常规油气资源（页岩气和页岩油）研究的推动，人们对封闭流体的兴趣越来越大，其中大部分都被限制在纳米孔中。当流体被限制在纳米孔中时，它们的许多性质与本体中的相同流体的性质不同。这些性质包括密度、凝固点、传输系数、热膨胀系数和弹性性质。被限制在孔隙中的流体的弹性模量有助于流体饱和多孔介质的整体弹性，并确定弹性波穿过介质的速度。流体饱和多孔介质中的波传播是地球物理学的关键，因为弹性波用于地层和岩石样品的表征。在本文中，我们提出了一个全面的审查的实验工作，波在流体饱和纳米多孔介质中的传播，以及理论工作集中在计算流体的可压缩性限制。我们讨论的模型，弥合实验和理论之间的差距，揭示了一些开放的问题，都是基本的和应用的性质。虽然一些结果在实验上和理论上都得到了证实（例如，流体压缩性的压力依赖性），但其他结果在理论上得到了预测，但没有在实验中得到验证（例如，模量与孔径的线性缩放）。因此，需要对具有不同特征孔径的多孔样品进行实验-模拟相结合的研究。从简单的模型流体到更复杂的分子流体的分子模拟研究的扩展是另一个实际感兴趣的开放领域。
2021-11-12 cond-mat.soft physics.app-ph physics.chem-ph
Phase behaviour of fluids in undulated nanopores
形成窄孔的壁的几何形状可以定性地影响受限流体的相行为。具体地，由正弦形壁（具有振幅$A$和周期$P$）形成的纳米孔中的冷凝的性质由壁平均分离$L$控制，如下所述。对于$L>L_t$，其中$L_t$随$A$增加，孔表现出类似于平面狭缝的标准毛细管冷凝。相比之下，对于$L<L_t$，冷凝分两步发生，使得流体首先经由连接壁的相邻峰的桥接过渡部局部冷凝，然后其整体冷凝。对于$L=L_t$的临界值，三种相（类气相、桥相和类液相）可能共存。我们表明，相变的位置可以描述使用几何参数导致修改开尔文方程。然而，对于完全湿的墙壁，我们专注于，相边界移动显着由于润湿层的存在。为了考虑到这一点，介观修正的宏观理论提出。所得到的预测表明是在一个非常好的协议与密度泛函理论，即使是分子窄孔。桥相的稳定性的限制，由孔的几何形状控制，也进行了一些详细的讨论。
2022-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A variational approach to the liquid-vapor phase transition for hardcore ions in the bulk and in nanopores
我们采用场论变分方法研究离子溶液在巨正则系综中的行为。为了正确描述离子之间的核心相互作用，我们使用傅立叶空间中的截止值作为巨势的静电贡献，并使用具有修改的化学势的Carnahan-Starling状态方程作为压力势。我们首先校准我们的方法，通过比较其预测在室温下与Monte Carlo结果的过剩化学势和能量。然后，我们验证我们的方法在体相描述的经典的“离子液体-蒸汽”相变诱导的离子相关性在低温下，在室温下将其应用到电解质局限于纳米孔嵌入在低介电介质中，并耦合到外部的离子库。然后正确地描述纳米孔中的离子浓度，从非常低的本体浓度（其中介电排阻将过渡转移到室温，用于足够紧密的纳米孔）到高浓度（其中硬核相互作用占主导地位，如预期的那样，仅稍微改变这种离子“毛细管蒸发”）。
2016-04-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Compressibility of Confined Fluids from Volume Fluctuations
本文提出基于体积涨落的分子模拟方法，快速计算纳米孔中受限流体可压缩性，预测3纳米孔中甲烷体积模量增4倍，孔径增大偏差减小。
2025-07-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Cylindrically confined assembly of diblock copolymer under oscillatory shear flow
操纵自组装纳米结构与组合不同的控制措施正在成为一个有前途的路线，为众多的应用程序，以产生模板和支架的纳米结构材料。这里，两种不同的控制措施是圆柱形约束和振荡剪切流。通过细胞动力学模拟（Cell Dynamics Simulation），研究了不同$D/L_0$（$D$为圆柱形纳米孔直径，$L_0$为微区间距）和不同剪切作用下，嵌段共聚物在纳米孔中的相行为.在不同的$D/L_0$作用下，体系中随着振幅和频率的变化，发生不同的形貌演化和相变。同时，也形成了一系列新颖的形态。对于每一个$D/L_0$，我们构造了不同形式的相图，并分析了发生相变的原因。我们发现，虽然在不同的$D/L_0$作用下，晶体的形貌不同，但随着振幅和频率的变化，晶体发生相变的原因大致相同，都是场效应和禁闭效应的共同作用所致。这些结果可以指导实验人员使用圆柱约束和振荡剪切流的组合来创建有序的、无缺陷的纳米结构材料的简单方法。
2016-09-15 cond-mat.soft
Driven Polymer Translocation through a Nanopore from a Confining Channel
本文结合朗之万动力学模拟与等通量张力传播理论，研究初始受限在窄通道中的聚合物经纳米孔移位的动力学，揭示移位时间标度随通道宽度和链长的变化规律。
2025-03-08 cond-mat.soft
Dielectric mismatch effects on polyelectrolyte solutions in electrified nanopores: Insights from mean-field theory
本研究基于自洽场理论与诺特定理构建理论框架，探究介电失配对带电纳米孔内聚电解质溶液双电层分离压和微分电容的影响，为电化学相关应用提供理论参考。
2023-08-24 cond-mat.soft
New structural anomaly induced by nanoconfinement
我们利用分子动力学模拟探索了纳米孔中异常流体的结构特性。流体是由核心软化（CS）的潜力，有一个排斥性的肩膀和吸引力以及在更远的距离建模。改变流体-流体相互作用势的吸引阱深度，研究了两层或三层粒子体系中靠近纳米孔壁（接触层）粒子的平移序参量$t$和过剩熵$s_{ex}$的异常行为.当CS势的吸引阱较浅时，系统呈现三层到两层的过渡，并且除了通常的结构异常之外，在$t$和$s_{ex}$中还存在新的异常区域。对于足够深的有吸引力的井，系统从三层变化为块状剖面，并且在$t$和$s_{ex}$中仅观察到一个异常区域。我们的结果进行了讨论的基础上的流体-流体和流体-表面的相互作用。
2014-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Effect of Pore Geometry on the Compressibility of a Confined Simple Fluid
被限制在纳米孔中的流体表现出与本体中的相同流体不同的性质，这些性质中包括等温压缩率或弹性模量。纳米孔中流体的模量可以从超声实验中提取或从分子模拟中计算。采用巨正则系综下的蒙特卡罗模拟，计算了液氩在正常沸点（87.3 K）下吸附在两种不同形貌和尺寸的模型二氧化硅孔中的模量。对于球形孔，对于所有大于2~nm的孔径，我们得到了流体模量与蒸汽压的对数关系。饱和模量的计算表明，在球形孔的流体的模量是一个线性函数的倒数孔径。圆柱形孔隙中流体模量的计算过于分散，难以得出定量结论。我们在更高的温度（119.6~K）下进行了额外的模拟，在该温度下，Monte Carlo插入和移除变得更有效。在较高温度下的模拟结果证实了圆柱形孔的两个不稳定性，并显示了不同几何形状的孔中的流体模量之间的定量差异。观察到的两种模量规律都源于应用于受限流体的Tait-Murnaghan方程。我们的研究结果，随着纳米多孔介质的有效介质理论的发展，流体饱和的纳米多孔材料的实验测量的弹性性能的分析奠定了基础。
2018-01-09 cond-mat.soft physics.chem-ph
Density Functional Theory Predictions of Derivative Thermodynamic Properties of a Confined Fluid
New Jersey Institute of Technology（新泽理工学院）；Otto H. York Department of Chemical and Materials Engineering, New Jersey Institute of Technology（新泽理工学院 Otto H. York 化学与材料工程系）；Institut für Nichtklassische Chemie e. V.（非经典化学协会）
本文利用DFT方法预测受限流体的导数热力学性质，通过参数调整和分子模拟验证了等温压缩性和热膨胀系数的计算结果。
2026-02-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Nano-Confinement Effects on Liquid Pressure
在这项工作中，分子动力学模拟进行估计的平衡压力的液体限制在纳米孔。模拟结果表明，压力是高度敏感的孔径，并可以显着改变从绝对正值到负值的一个非常小的（0.1 nm）的孔径变化。来自固-液相互作用的贡献总是支配着与表面相邻的第一液体层中的压力，并且压力对孔径的敏感性是由于液体层中的原子分布。引入表面影响数S来定量表征约束程度。在恒定的系统温度下，基于幂律函数，S数随着孔径的增加而减小。在具有大S数的纳米孔中，孔隙液体压力被发现是独立的体相液体压力，而在具有小S数的纳米孔中，孔隙液体压力随着体相压力而增加。
2021-01-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Ultrasonic Study of Water Adsorbed in Nanoporous Glasses
本文通过水吸附同步超声测量并结合 Gassmann 理论，发现纳米多孔玻璃中受限水的体积模量高于本体水且与 Laplace 压力线性相关。
2023-07-10 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.geo-ph
How do ionic superdiscs self-assemble in nanopores?
本研究利用高分辨率双折射测量和同步辐射X射线三维倒易空间映射，揭示AAO纳米孔中多巴胺基DILC受孔壁锚定、亲疏水平衡及几何限域调控的新型自组装与相行为。
2024-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
First evidence of anisotropic quenched disorder effects on a smectic liquid crystal confined in porous silicon
利用中子散射法研究了近晶相液晶辛基氰基联苯（8 CB）在多孔硅薄膜一维纳米孔中的结构。近晶转变被完全抑制，导致沿孔轴排列的短程有序近晶相的延伸。它在扩展的温度范围内可逆地演变，低于纯8CB中的\textit{N-SmA}转变50 K。这种行为与以前在不同的一维多孔材料中观察到的smectics有很大不同。这种惊人行为的一个连贯的画面需要调用淬火无序效应。PS内表面的强无序性质充当了与近晶序耦合的随机场。PS纳米通道的一维性为淬火无序效应的研究提供了新的视角，而到目前为止，这一现象的观察仅限于均匀的无规多孔材料。
2005-11-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
How does confinement in nano-scale pores change the thermodynamic properties and the nature of phase transitions of water?
我们分析了限制在纳米孔中的水样品的热力学，并证明，虽然冻结温度可以显着降低，抑制冰成核导致冻结温度降低是一个真正的宏观效应，而不是微观相互作用的结果。凝固转变本身是一种真正的集体现象，由宏观序参量（孔内远离孔壁的液体的几乎均匀的密度）以与本体液体完全相同的方式描述。受限液体和本体液体的热力学性质可以用宏观热力学来描述，并且通过适当地包括由固液边界施加的附加拉普拉斯压力而容易地相互关联。
2012-06-15 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
Confined diffusion in a random Lorentz gas environment
本文研究了有偏布朗粒子在充满冻结障碍物的二维受限几何中的扩散行为。这些粒子的传输特性的障碍物密度$η$和缩放参数$f$，这是所做的工作的比例，以可用的热能的各种值进行了研究。我们表明，当热涨落超过外力时，小$f$区域，当系统在临界障碍物密度$η_c \approx 1.2$下运动时，颗粒被捕获在给定的环境中。然而，随着$f$的增加，我们观察到颗粒捕获发生在$η_c$之前。特别是，我们发现$η$和$f$之间的关系，它提供了一个估计的最小$η$到一个关键的缩放参数$f_c$，超过该菲克-雅各布斯描述是无效的。突出的运输功能，如非单调行为的非线性流动性，异常扩散，大大增强了有效扩散系数的解释为各种强度的$f$和$η$。此外，有趣的是观察到颗粒表现出不同种类的扩散行为，即，次扩散、正常扩散和超扩散。这些发现，这是真正的有限的和随机的洛伦兹气体环境，可以是有用的，以了解系统中的小颗粒或分子的传输，如分子筛和多孔介质，具有复杂的异质环境的冻结障碍。
2020-07-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.CG
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
Soft matter in hard confinement: phase transition thermodynamics, structure, texture, diffusion and flow in nanoporous media - topical review
纳米多孔介质中的空间限制对分子软物质的结构、热力学和运动性有显著的影响。本文综述了热力学平衡现象，如物理吸附，毛细凝聚，结晶，自扩散，结构相变以及选定的方面的新兴领域的空间限制，非平衡物理，即液体的流变学，毛细驱动的流动现象，和吸胀前扩大纳米多孔材料。在纳米尺度系统中的观察与相应的体现象有关。受限分子种类的复杂性从简单的构件（如惰性气体原子、正构烷烃和醇）到液晶、聚合物、离子液体、蛋白质和水而变化。大多数情况下，实验与氧化铝，碳，金，二氧化硅和硅的中孔固体具有从几个到50纳米的孔径范围。观察到的纳米孔限制凝聚态物质的特性也讨论了应用方面。特别强调的是在纳米多孔介质中结晶时的纹理形成，这是一个具有高度基本兴趣和日益增加的纳米技术重要性的主题，例如，用于通过熔融渗透合成有机/无机混合材料，在晶体成核或纳米结构的模板辅助电化学沉积中使用纳米多孔固体。
2015-02-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Population inversion of a NAHS mixture adsorbed into a cylindrical pore
利用积分方程理论和蒙特卡罗模拟研究了圆柱形纳米孔在非加性硬球二元流体中的流动。据发现，在低和中间值的堆积的总的数密度的更集中的散装物种优先被吸收的孔，如预期的。然而，体积数密度的进一步增加导致在受限流体中的突然的粒子数反转和在孔的外壁处的熵驱动的预润湿转变。这些现象是一个功能的孔径，非加性参数，堆积数密度，和颗粒相对数分数。我们讨论了我们的结果在散装相分离。
2008-11-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Topological vacancies in spherical crystal clusters
曲面上二维凝聚态有序相的几何阻挫与凝聚态物理和材料科学中的许多科学问题密切相关。在这里，我们展示了如何二维Lennard-Jones晶体团簇限制在一个球体上解决几何挫折，并导致五边形空位结构。这些空位来源于曲率和物理相互作用的结合，是拓扑缺陷，并可进一步分为位错型和向错型。我们分析了这些晶体学缺陷作为空位和拓扑缺陷的双重作用，阐明了它们的形成机制，并给出了相图。所揭示的拓扑空位的双重作用可能会在制造坚固的纳米孔中找到应用。这项工作还表明，利用物理相互作用和衬底几何形状的丰富性来创造新类型的晶体缺陷，这与晶体材料的设计有很强的联系，具有很大的潜力。
2017-09-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Diffusion under confinement: hydrodynamic finite-size effects in simulation
我们使用分子动力学模拟和流体动力学计算研究有限尺寸对受限流体中扩散的影响。具体来说，我们考虑了缝隙孔隙中的Lennard-Jones流体，界面处没有滑动，并表明除了物理相关的限制长度之外，在沿表面方向上使用周期性边界条件还会导致显着的有限尺寸效应。在体相流体的模拟中，这些影响来自周期性图像之间的假流体动力学相互作用和总动量守恒的约束。我们推导出解析表达式的修正的扩散系数的限制，延长和平坦的系统，这是在良好的协议与分子模拟的结果，除了最大的孔隙，在那里的离散性的流体粒子开始发挥作用。目前的工作意味着，使用细长的盒子计算的宽纳米孔的扩散系数遭受有限尺寸的文物，这是以前没有意识到的。此外，我们的解析表达式提供了适用于有限（可能很小）系统的模拟结果的校正。它不仅适用于分子，而且适用于所有介观流体动力学模拟，包括格子玻尔兹曼，多粒子碰撞动力学或耗散粒子动力学，这些动力学通常用于研究包括胶体粒子和聚合物的受限软物质。
2017-03-15 cond-mat.soft physics.comp-ph
Confinement-mediated phase behavior of hydrocarbon fluids: Insights from Monte Carlo simulations
多孔介质中烃类流体的相行为与体相环境中的相行为有很大的差异，这是由于多孔介质中存在小于10 nm的孔隙所致。虽然实验和模拟已经测量了天然和合成纳米孔中限制的烃的气泡/露点和吸附等温线，但通过表面润湿性和化学调节的流体-孔相互作用的强度方面的限制效应已经得到了无休止的讨论。更重要的是，禁闭引起的现象的基本物理学仍然模糊不清。在这项工作中，我们研究了正己烷的相行为和毛细凝聚，以了解在分子水平上的限制的影响。为了系统地研究孔效应，我们构建了两种类型的壁约束;一种是由斯蒂尔势描述的无结构的虚拟壁，另一种是表面经羟基改性的全原子无定形二氧化硅结构。我们的数值计算结果表明，流体孔隙相互作用，孔隙尺寸和孔隙形态的影响，在介导的压力-体积-温度（PVT）的烃类性质的重要性。这项工作最显着的发现是，从范德华型吸附等温回路预测的饱和压力可以相对于体相升高或抑制，如图形摘要所示。由于表面能（即，流体-孔隙相互作用）降低，等温蒸气压增加，表明流体更倾向于以蒸气状态存在。流体-孔隙相互作用的充分减少甚至可以将蒸气压升高到本体流体的蒸气压以上。
2020-03-06 cond-mat.soft physics.comp-ph
Rigidity-induced scale invariance in polymer ejection from capsid
虽然已经广泛地研究了完全柔性聚合物通过纳米孔喷射衣壳的动力学，但是半柔性聚合物的喷射动力学尚未被适当地表征。在这里，我们报告的结果，从模拟的半柔性聚合物喷射动力学从球形衣壳。喷射开始于恒定初始单体密度的强约束聚合物构象。我们发现，与完全柔性的聚合物不同，半柔性聚合物在孔隙处测得的力与瞬时喷射速度没有直接关系。累积等待时间$t(s)$，即单体$s$最后一次离开衣壳的时间，当增加聚合物刚性$κ$时显示出明显的变化。喷射聚合物的大部分被内部压力从衣壳中驱逐出来。在最后阶段，聚合物通过扩散逃离衣壳。对于被驱动的部分，存在从$t$与完全柔性聚合物的$s$的基本上指数增长到尺度不变形式的交叉。此外，还发现$t$对$N_0$有明显的依赖性，这些发现结合起来给出了强刚性聚合物的$t(s) \propto N_0^{0.55} s^{1.33}$依赖性。在动力学中，$κ$作为控制参数的这种交叉使人联想到相变。我们发现不同$N_0$和任何常数$κ$的聚合物的$t$的完美数据崩溃进一步增强了这种类比。
2017-07-20 cond-mat.soft physics.bio-ph
