Ionic liquids confined in 1D CNT membranes:gigantic ionic conductivity
离子液体（Ionic Liquids，IL）是一种完全不含溶剂的有机熔盐。它们显示出显著的特性：低蒸汽压，高离子电导率，高化学，热和电化学稳定性。因此，这些电解质满足开发安全储能系统的关键标准。由于静电和范德华相互作用之间的竞争，离子液体显示出一种不寻常的性质，净散装液体：他们自组织在瞬态纳米域。在离子液体为基础的电化学装置，这种波动的纳米偏析作为能量屏障的长距离扩散过程，因此离子电导率。在这里，我们展示了如何离子液体的离子电导率可以增加一个以上的数量级，通过利用一维（1D）限制在宏观取向的碳纳米管（CNT）膜的影响。我们确定一维碳纳米管膜作为高瞬时功率电池的有前途的隔板。
2017-10-16 cond-mat.soft
Bilayer Membrane in Confined Geometry: Interlayer Slide and Steric Repulsion
从弹性理论的第一性原理出发，导出了双层类脂膜的自由能泛函。该模型明确地包括位置相关的单分子层的相互滑动和弯曲变形。我们的液晶膜的自由能泛函允许膜的不可压缩性和面内剪切模量的消失，并服从平面双层的反射和旋转对称性。膜中面的层间滑动导致单分子膜表面密度的局部差异。滑动振幅通过应变张量直接进入自由能。对于小的弯曲变形，弯曲模量与面积压缩系数之间的比率Kb/KA与单层厚度h的平方成比例。利用该泛函，我们进行了自洽计算的空间位势作用在双层之间的平行限制壁之间的距离为2d。我们发现，温度依赖的曲率在最小的限制势是增强的四倍的双层与幻灯片相比，一个单位双层。本文还计算了壁间双层膜的粘性模态。纯弯曲的膜进行了研究，这是解耦的面积膨胀在小幅度。粘性耗散的三个来源被认为是：水和膜的粘度和层间阻力。分散有两个分支。壁之间的限制修改了相对于本体溶液中的膜的弯曲模式。同时，层间滑移模式，阻尼粘滞阻力，保持不变的约束。
2004-03-28 cond-mat.soft
Electric-field-induced topological changes in multilamellar and in confined lipid membranes
本文通过全原子分子动力学模拟研究横向电场对受限脂质膜的影响，发现除电穿孔外还出现局部合并双层桥接界面的新现象，揭示了电场重塑受限脂质膜堆叠并调制摩擦及表面相互作用的机制。
2023-04-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Simulating Curved Lipid Membranes Using Anchored Frozen Patches
Department of Materials Science and Engineering, Grainger College of Engineering, University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校格雷恩工程学院材料科学与工程系）
本文提出一种通过锚定冻结平衡膜片段引入任意曲率的方法，用于模拟弯曲脂双分子层，验证了该方法在平膜上的有效性，并探讨了曲率与膜不对称性的耦合效应及对膜形态和性质的影响。
2025-01-29 cond-mat.soft physics.bio-ph
Formation of adhesion domains in stressed and confined membranes
连接脂双层与下层表面的粘附键可能经历由它们之间的短程吸引势和平均力的长程波动诱导势之间的相互作用引起的缩合转变。在这里，我们使用计算机模拟的粗粒度的支持脂质双层的分子模型来研究这种转变，在封闭的膜，并在膜进行非零的表面张力。我们的研究结果表明，限制可能会改变显着的凝聚过渡的粘附键，而表面张力的应用程序有一个非常小的影响it.We还调查域的形成在膜负张力下，在自由膜，导致膜热波动的幅度增强。我们的研究结果表明，在支撑膜，这种负表面张力的波动谱的影响在很大程度上消除了由混合熵的粘合键的压力。
2015-03-23 cond-mat.soft physics.bio-ph
Pattern formation and the mechanics of a motor-driven filamentous system confined by rigid membranes
本文利用粗粒化分子动力学模型，揭示了耗尽力与马达主动力竞争导致肌动蛋白在刚性膜附近积累并形成高阶结构，且该现象具有普适性。
2023-04-11 cond-mat.soft physics.bio-ph
Shear dynamics of confined membranes
我们建立了一个润滑接触的非线性响应模型，该接触由两个平行的平面和多孔壁之间的简单流体中的二维脂质膜组成。膜的非线性动力学产生了丰富的动力学行为取决于剪切速度。在静止条件下（即，没有剪切），膜冻结成无序的网状褶皱图案。在剪切的存在下，我们发现四个不同的制度取决于剪切速率。雷金岛对于小的切变，螺旋形图案仍然是冻结的，但是表现出主要沿着切变方向的小的漂移。在这种情况下，由于膜的存在，壁上的切向力随着剪切速率线性增加。第二制度。当剪切速率增加到临界值以上时，膜重新排列，并且褶皱开始沿着剪切方向排列。这种状态伴随着壁上切向力的急剧下降。第三制度。对于较大的剪切速率，皱纹强烈沿剪切方向排列，与一组位错缺陷，成对组装。然后，切向力由位错的数量以及每个位错对内的两个位错之间的褶皱的数量控制。在这种位错为主的制度，切向力在横向方向上最经常超过那些在剪切方向。制度四.对于甚至更大的剪切，膜组织成没有缺陷的平行条纹的完美阵列。褶皱的波长仍然与没有剪切时的波长相同。在这最后的状态下，由于薄膜产生的切向力消失了。这些行为导致含膜润滑接触的非线性流变行为。
2021-05-21 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
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
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
Transition to coarsening for confined one-dimensional interfaces with bending rigidity
本文讨论了在具有任意磁导率的两壁相互吸引作用下，具有抗弯刚度的界面的非线性动力学和涨落。该系统模拟了受限膜的动力学。我们使用二维流体动力学模型，其中膜是有效的一维对象。在以前的工作[T。Le Goff等人，Phys.Rev.E90，032114（2014）]，我们已经表明，该模型预测了由弯曲刚度引起的扭结（或畴壁）之间的振荡相互作用引起的冻结状态。我们在这里证明，在张力，潜在的不对称性，或热噪声的存在下，有一个有限的阈值以上的冻结状态消失，永久粗化恢复。根据驱动力的不同，向粗化的转变呈现出不同的情景。首先，对于张力下的膜，小的张力只能导致短暂的粗化或部分无序，而在一个有限的阈值以上，膜振荡消失，永久coarsening.Second，潜在的不对称性是相关的非保守的情况下，即渗透性的墙壁，在那里它引起的扭结上的漂移力，导致通过扭结antikink湮灭的快速粗化过程。然而，低于某个阈值，漂移力可以通过扭结之间的振荡相互作用来平衡，并且仍然可以观察到冻结的粘连片。最后，在很长一段时间内，噪声恢复粗化与标准指数取决于渗透性的墙壁。然而，粗化出现的典型时间表现出阿鲁修斯形式。因此，需要有限的噪声幅度，以便在可观察的时间内观察粗化。
2015-08-11 cond-mat.soft
Toroidal membrane vesicles in spherical confinement
我们研究了球形容器内环形流体膜囊泡的形态。在几何相图中组装的平衡形状的缩放面积和减少的膜的体积的函数。对于小面积的囊泡可以采用其自由形式。当增加面积时，膜不能避免接触并且沿着圆形接触线接触限制球，该圆形接触线延伸到更大面积的接触区。的平衡形状的弹性能量进行比较，他们的局限对应的球形拓扑结构，以预测在何种条件下的拓扑结构的变化是有利的大力。
2015-09-02 cond-mat.soft physics.bio-ph
Viscoelastic transient of confined Red Blood Cells
红细胞在极小的微毛细管中流动的独特能力取决于其膜的粘弹性。在这里，我们在体外研究的响应时间后，流动启动所表现出的红细胞局限于微通道。我们表明，特征瞬态时间取决于施加的流动强度，并且这种依赖性提供了访问控制红细胞的时间响应的有效粘度和弹性模量。我们的实验数据的一个简单的理论分析，通过数值模拟验证，进一步使我们能够计算估计的二维膜粘度的红细胞，$η_{mem}^{2D}\sim 10^{-7}$ N $\cdot$ s $\cdot$ m $^{-1}$。通过比较我们的结果与以前的研究，我们讨论并澄清了文献中发现的关于$η_{mem}^{2D}$的测定的差异的起源，并调和了以前的作品似乎相互矛盾的结论。
2014-09-17 cond-mat.soft
Decoupling support-dependent transport profiles from molecular water motion
RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；DWI - Leibniz Institute for Interactive Materials e.V（德国互动材料莱布尼茨研究所）
本研究通过NEMD模拟PEGDA膜，发现不同支撑约束虽产生显著不同的压力与浓度剖面，但分子水动力学几乎不变，表明仅凭剖面不足以判定传输机制，水运动以随机扩散为主。
2026-09-22 cond-mat.soft
Adhesion-induced lateral phase separation of multi-component membranes: the effect of repellers and confinement
我们提出了一个理论研究的粘附诱导的横向相分离的膜与短贴纸，长贴纸和排斥限制在两个硬壁之间。研究了约束和排斥体对横向相分离的影响。我们发现，横向相分离的贴纸的临界潜在深度增加的硬壁之间的距离减少。这表明限制诱导或力诱导的混合贴纸。我们还发现，硬排斥倾向于增强，而软排斥倾向于抑制粘附诱导的横向相分离。
2008-11-23 cond-mat.soft
Slow Relaxations of Chemically Confined Hydration Layers near Lipid Bilayers: Dynamical Heterogeneities above Supercooling
采用全原子分子动力学模拟方法，在308 K下研究了1，2-二肉豆蔻酰-sn-甘油-3-磷酸胆碱（DMPC）脂质膜的水化过程，探讨了水化层普遍缓慢弛豫的物理机制.确定了连续存在的界面水（IW）彼此氢键合并与脂质头的不同部分协调。所有IW的非高斯参数显示了从笼式振动到平移扩散的交叉。一个显着的非高斯性观察IW普遍的大长度相关性的平移范霍夫函数。两个时间尺度的弹道运动和跳跃跃迁得到的自中间散射函数的IW与一个额外的长弛豫消失的BW。这是由于IW笼氢键结合到脂质头的耦合动力学。我们的计算表明，在室温以上，由于动力学的不均匀性，膜附近的水被减慢，并在冻结条件下的生物保护机制的影响。
2018-08-12 cond-mat.soft
Lateral diffusion induced by active proteins in a biomembrane
我们讨论的流体动力学集体效应，由于活性蛋白质分子浸没在脂质双层膜和建模为随机力偶极子。我们特别考虑到存在的本体溶剂包围的二维流体膜。两个膜的几何形状被认为是：自由膜的情况下，和限制膜的情况下。使用广义膜迁移率张量，我们估计的积极扩散系数和漂移速度的扩散对象的大小的函数。水动力屏蔽长度区分这些量的两个渐近状态。此外，在总扩散系数的热贡献和非热贡献之间的竞争的特征在于对应于两个膜的几何形状的两个长度尺度。这些特征长度描述了当它们大于流体动力屏蔽长度时不同渐近行为之间的交叉。
2017-04-26 cond-mat.soft
Flexoelectric fluid membrane vesicles in spherical confinement
对球形限制性弯电流体膜囊泡在外加均匀电场中的形态进行了数值研究。由于限制引起的变形，膜变得极化，导致与外部场的相互作用。在没有电场的情况下，囊泡的平衡形状可以在几何相图中分类为缩放面积和缩减体积的函数[1，2]。当膜的面积仅略大于限制球的面积时，出现单个轴对称内陷。非零电场诱导受限囊泡的额外伸长，其取决于电场参数的符号是垂直的或平行的。表面积或电场参数的较高值可降低系统的对称性，导致更复杂的折叠。我们提出了由此产生的形状，并表明，过渡线转移的存在下，一个电场。所获得的折叠模式可能是生物物理和技术应用的兴趣。
2020-06-08 cond-mat.soft physics.bio-ph
Rheology of confined non-Brownian suspensions
本文采用直接数值模拟方法研究了平面库埃特流中中性浮力刚性单分散球受限悬浮液的流变特性。我们发现，如果通道的宽度是球体直径的（小）整数倍，则球体自组织成彼此滑动的二维层，并且悬浮液的有效粘度显著降低。每个二维层被发现在结构上是液体状的，但它们的动力学在时间上是冻结的。
2015-06-29 cond-mat.soft
Real-time visualization of metastable charge regulation pathways in molecularly confined slit geometries
离子在分子尺度的有限空间中的传输是生活和技术各个方面的核心：进入裂缝，它可能在几天内打破钢铁;通过膜分离器，它决定了电化学能量转换设备的效率;或者通过脂质膜，它引导神经通信。然而，在亚纳米限制中直接观察离子迁移率和结构是实验上具有挑战性的，并且到目前为止，只能通过分子模拟来实现。在这里，我们展示了定量的，3D分子分辨离子运输的水性离子液体和S-块金属离子溶液，局限于电化学调制，分子大小的狭缝。我们的原子分辨固/液界面的分析揭示了一般的规则，如何确定的电荷调节机制的离子-离子和离子-表面相互作用和熵约束效应。改变我们的一般理解，受限的电荷调节可能会通过快速，动力学上有利的，亚稳态的途径，其次是缓慢的扩散热力学离子重组，这对所有的电荷调节系统具有重要意义。
2021-04-02 cond-mat.soft physics.app-ph
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
Non-additivity in many-body interactions between membrane-deforming spheres increases disorder
该研究利用受限胶体球实验结合数值模拟，首次证实膜介导相互作用的非加性会影响颗粒相互作用与排布，随颗粒数增加有序度下降、扩散性升高，最终形成类液体有序聚集体。
2024-03-08 cond-mat.soft physics.bio-ph
Large Slowdown of Water Dynamics at Stacked Phospholipid Membranes for Increasing Hydration Level: All-Atoms Molecular Dynamics
水水合磷脂膜决定了它们的稳定性和功能，以及它们与其他分子的相互作用。在这篇文章中，我们研究，使用全原子分子动力学模拟，旋转和平移动力学性质的水分子限制在堆叠的磷脂膜在不同水平的水合作用，从水化不良到一个完全水合的膜。我们发现，水的平移和重定向动力学显着放缓的水合作用减少。通过对界面氢键结构和动力学的详细分析，发现水分子间氢键和水与脂质间氢键均随水化程度的降低而减慢，但水与脂质间的氢键总是比水与脂质间的氢键慢。通过增加水合作用，水饱和了与脂质的所有可能的氢键，并且通过进一步增加水合作用，水之间的氢键成为大多数。然而，水-脂质氢键的动力学变得比水-水氢键的动力学慢一个数量级，即使在大的水合水平下，也会引起整个系统的动力学的大幅减慢。
2016-03-08 cond-mat.soft
Nanoconfined, dynamic electrolyte gating and memory effects in multilayered graphene-based membranes
在各个片之间掺入电解质的多层石墨烯基纳米多孔膜是一种独特的纳米异质结构系统，其中石墨烯中的纳米限制电子和片之间限制的离子在整个膜中紧密耦合。与电解质门控不太可能出现在多层石墨烯堆叠中的一般概念相反，在这项工作中证明了单层石墨烯中的电解质门控效应可以转移到其相应的多层多孔膜。通过限制在纳米孔中的电解质在每个单独的石墨烯片上呈现的这种门控效应提供了用于探测纳米限制的双电层的复杂动力学的实时电方法。这使得能够观察超级电容器中的离子记忆效应，并对超级电容器的充电动力学产生新的见解。这些发现可能会刺激新型纳米离子器件的设计。
2019-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
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
Cooperative effects of membrane confinement and gelation on PEG crystallization pathway
The University of Tokyo（东京大学）；Komaba Institute for Science, Graduate School of Arts and Sciences, The University of Tokyo（东京大学综合文化研究科驹场科学研究所）；Institute of Industrial Science, The University of Tokyo（东京大学工业科学研究所）
本研究探究脂质包被琼脂糖微凝胶中PEG的结晶路径，发现膜限域与凝胶化协同改变PEG局部水合环境，稳定类非晶态前驱体并调控结晶路径，确定二者耦合是调控受限软材料中PEG结晶的关键因素。
2026-08-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Local ion environment in polyamide membranes revealed by molecular dynamics
University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）
本研究利用分子动力学模拟揭示了反渗透膜内的局部离子环境，发现膜内离子配位方式与水中相似但配位数减少，且阳离子与酰胺氧原子的结合显著阻碍离子迁移。
2025-10-31 cond-mat.soft
Charge-Fluctuation-Induced Non-analytic Bending Rigidity
在这封信中，我们考虑一个中性系统的移动正，负电荷限制在表面上的弯曲薄膜。这可能是一个合适的模型：i）一个高度带电的膜，其抗衡离子被限制在其表面附近的鞘; ii）一个膜组成的阴离子和阳离子表面活性剂在水溶液中的等摩尔混合物。我们发现，电荷的波动有助于一个非解析项的弯曲刚度随曲率半径几何变化。这可能导致自发囊泡形成，这在类似系统中确实观察到。
1998-01-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Particle mobility between two planar elastic membranes: Brownian motion and membrane deformation
本文研究了牛顿流体中固体颗粒在两个平行的弹性薄膜之间的运动，薄膜具有剪切和弯曲刚度。流体动力学迁移率取决于由于存储在膜中的弹性能量而导致的颗粒运动的频率。与单膜的情况下，剪切和弯曲之间的耦合存在。通常使用的近似叠加两个单膜的贡献被发现给合理的结果，只有在平行的运动，但不是在垂直方向上。我们还计算分析的膜变形所造成的运动的粒子，表明第二膜的存在减少变形。使用波动耗散定理，我们计算粒子的布朗运动，找到一个持久的亚扩散制度在中间的时间尺度。最后，我们通过边界积分模拟一个真正的扩展粒子的精度评估点粒子近似。他们被发现是在良好的协议与分析预测。
2016-05-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Dielectric permittivity of water confined in stacks of charged lipid layers: extracting profiles from molecular dynamics simulations using a modified Poisson-Boltzmann equation
Université Claude Bernard Lyon 1, CNRS, Institut Lumière Matière（里昂第一大学，法国国家科学研究中心，光物质研究所）；UPR 22/CNRS, Institut Charles Sadron, Université de Strasbourg（斯特拉斯堡大学，法国国家科学研究中心查尔斯·萨德龙研究所）
本文提出一种修改的泊松-玻尔方程模型，用于研究水在带电脂层堆叠中的介电极化率剖面，揭示脱水导致的膜间吸引现象。
2025-09-12 cond-mat.soft physics.chem-ph
Programmable interactions with biomimetic DNA linkers at fluid membranes and interfaces
生物系统的结构化架构和复杂动力学的核心是由生物分子操作的特定和及时的相互作用。在许多情况下，生物分子试剂在空间上被限制在柔性脂质膜上，其中，除了其他功能之外，它们控制细胞粘附、运动性和组织形成。除了是几个生物过程的中心，\emph{multivalent interactions}介导的反应性连接限制在可变形的基板的合成生物平台和先进的仿生材料的设计的基础。在这里，我们回顾了最新进展的实验研究和理论建模的一个异构类的仿生系统中，合成连接介导的流体和可变形的胶体单位，包括脂囊泡和乳液液滴之间的多价相互作用。接头通常由合成的DNA纳米结构制备，使得它们相互作用的热力学和动力学性质完全可编程。多价相互作用与基板的流动性和变形性的统计效应的耦合产生了丰富的新兴现象，在自组装软材料的背景下，已被证明产生异国情调的相行为，刺激响应性，和动力学可编程的自组装过程。应用（合成）生物学也将审查。
2019-03-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.QM
Rotational dynamics of bound pairs of bacteria-induced membrane tubes
本文研究了游动大肠杆菌在巨型单层囊泡中诱导膜管形成的现象，发现细菌推力产生的长寿命膜管可形成稳定的束缚对并相互绕转，其稳定性由曲率介导的相互作用和鞭毛旋转产生的涡度共同维持。
2025-09-18 cond-mat.soft physics.bio-ph
Electrochemical response of biological membranes to localized currents and external electric fields
本文通过匹配渐近展开分析脂质膜-电解质系统中离子通道电流与外部电场耦合的多尺度电化学响应，推导出跨膜电位的闭式表达式，并用等效电路描述长时间行为，揭示了屏蔽与受限效应在生物系统中的影响。
2025-08-19 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
Dynamic bidirectional coupling of membrane morphology and rod organization in flexible vesicles
University of Twente（特温特大学）；Utrecht University（乌得勒支大学）
研究通过实验和模拟结合的最小模型，揭示了柔性囊泡中杆状粒子的有序排列源于各向异性相互作用、几何约束和边界顺应性的相互作用，展示了软约束如何驱动内部有序与囊泡形状的双向耦合，从而形成相图，其中长形囊泡在较低的填充分数下促进向列相对齐，而较高的填充分数诱导类似液晶的有序排列，使囊泡重塑为板状形态。
2026-05-21 cond-mat.soft
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
Multiple-length-scale elastic instability mimics parametric resonance of nonlinear oscillators
空间受限的刚性膜重新组织它们的形态以响应所施加的约束。褶皱的弹性片材呈现出聚集变形能量的随机折叠的复杂图案，同时压缩搁置在软基础上的膜，从而产生具有广泛能量分布的正弦褶皱的规则图案。在这里，我们研究了高度限制膜的能量分布，并显示了一个新的形态不稳定性的出现，由倍周期分岔触发。周期性的自组织聚焦的变形能量观察提供了一个上下对称性破缺，引起的弹性方程的内在非线性，发生。该物理模型与非线性振子中的参数共振类似，是理解各种受限系统（如涂层材料或活组织）形态的新理论工具，皱纹皮肤，肺的内部结构，动脉的内部弹性，脑回或指纹的形成。此外，它开辟了一种新的微加工设计的多周期或混乱（非周期性）的表面形貌通过自组织的方式。
2010-06-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft nlin.AO
Solute effects in confined freezing
冻结介质中液态水的存在会影响土壤的强度、冻胀的生长、植物的生命和微生物的活动，或者寒冷地区基础设施的耐久性。如果禁闭对冻结的影响是众所周知的，那么水永远不会纯净，自然会发现降低冰点的溶质，而且，禁闭和溶质的结合也知之甚少。我们成像的冻结动力学的水在一个模型多孔介质与各种盐（KCl）浓度。我们发现，冻结前，最初由于限制不均匀，驱动盐富集在剩余的液体，进一步降低其凝固点。约束和溶质具有协同效应，导致更大的糊状层和更大的凝固点降低。这些结果将有助于理解水在冻结多孔介质中的分布，溶质在土壤中的沉淀和再分布，以及建筑材料和生物的耐低温性。
2019-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Magnetic particles confined in a modulated channel: structural transitions tunable by tilting a magnetic field
研究了调制通道中胶体磁性粒子的基态随外加磁场倾角的变化。粒子被限制在横向上的抛物线电位，而在轴向方向上的周期性衬底电位存在。通过蒙特卡罗（MC）模拟，我们构建了不同晶体结构的相图，它是磁场取向、调制势强度和系统可调因子的函数。有趣的是，我们发现了不同晶体结构之间的一级和二级相变，这可以通过外部磁场的取向来操纵。一个重入的行为之间的两个和四链的配置，连续的二级转变。新的配置被发现包括冻结在孤子。通过改变磁场的取向和/或强度和/或周期性衬底电势的强度和空间频率，系统转变通过不同的相位。
2014-01-03 cond-mat.soft
Tracer diffusion in a sea of polymers with binding zones: mobile vs frozen traps
我们使用分子动力学模拟来研究示踪剂在具有示踪剂特定结合区的聚合物海中的扩散。这些结合区起着陷阱的作用。我们的模拟表明，示踪剂可以进行正常的，但在某些情况下，非高斯扩散，例如，当聚合物与陷阱是冻结在空间中的体积分数和结合强度的陷阱是中等的。在这种情况下，当示踪剂移动时，它经历异构环境，并表现出受限的连续时间随机游走（CTRW）样运动，从而导致非高斯行为。此外，长时间动力学变得subdiffusive的陷阱的数目或结合强度的增加。然而，如果聚合物是流动的，那么示踪剂动力学是高斯的，但可以是正常的或亚扩散的，这取决于陷阱的数量和结合强度。此外，随着结合强度和聚合物陷阱数量的增加，示踪剂被捕获的概率增加。另一方面，即使在相对高的拥挤度下，去除结合区也不会导致捕获。我们的模拟还表明，捕获概率随着示踪剂的尺寸的增加而增加，对于具有冷冻聚合物背景的较大示踪剂，动力学仅为弱非高斯但高度亚扩散。我们的意见是在相同的精神，发现在许多最近的实验示踪剂在聚合物材料中的扩散和问题的有效性高斯理论来描述扩散在拥挤的环境中一般。
2016-09-16 cond-mat.soft
Labyrinthine water flow across multilayer graphene-based membranes: molecular dynamics versus continuum predictions
在本文中，我们调查的水通过石墨烯为基础的膜的流体动力学渗透，最近的实验结果石墨烯氧化物膜的启发。我们考虑穿过具有交错排列的纳米缝的多个石墨烯层的流动，其中层间距离范围从亚纳米到几纳米。我们比较结果的渗透率通过分子动力学模拟的连续预测通过使用格子玻尔兹曼计算和流体动力学建模。这突出表明，尽管极端的限制，在石墨烯基膜的渗透性定量预测的基础上的连续表达，适当地考虑到入口和滑移的限制水流的影响。我们的预测反驳了这些膜系统在小尺度上的流体力学故障。它们构成了一个基准，我们比较发表的实验数据。
2016-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.chem-ph
Water between membranes: Structure and Dynamics
准确描述界面水的结构和动力学对磷脂膜至关重要，因为它决定了它们的功能及其与其他分子的相互作用。在这里，我们认为水被限制在堆叠的膜与水化从穷人到完成，在一些生物系统中观察到。实验表明，当水化水平降低时，水的动力学显著减慢。全原子分子动力学模拟确定三个（内部，水合和外部）区域，在距离膜约1 nm的范围内，其中水分子表现出不同程度的动力学减慢。减慢是水和脂质之间的氢键的稳健性和膜附近的水分子之间的氢键的长寿命的结果。因此，与界面的相互作用引起了水的结构变化，这可以通过计算其中程序来强调。令人惊讶的是，在距离界面~ 2.5 nm处，虽然恢复了体状动力学，但在相同的热力学条件下，水的中程有序度仍然略高于体状。因此，水-膜界面在环境条件下具有比经常调用的1 nm长度尺度传播得更远的结构效应。膜波动涂抹了这种效果宏观上，但通过考虑局部距离和瞬时配置进行的分析是能够揭示它，可能有助于我们理解水在生物膜界面的作用。
2018-11-15 cond-mat.soft physics.bio-ph
Dynamics of Force Dipoles in Curved Biological Membranes
本研究构建模型探索弯曲生物膜中力偶极子的流体动力学，发现曲率诱导负指数缺陷，偶极子对沿测地线运动，并在强限制下聚集，但极高曲率破坏聚集。
2025-06-20 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Competition between capillarity, layering and biaxiality in a confined liquid crystal
约束的效果上的相行为和结构的流体制成的双轴硬颗粒（长方体）的理论研究通过Onsager的二阶维里理论的限制在长粒子轴冻结在一个相互平行的配置。限制是由两个平行的平面硬壁（狭缝孔几何形状），与颗粒长轴垂直的墙壁（完美的垂面锚定）。在散装，一个连续的向列相到近晶相的过渡发生，而形状各向异性（矩形）颗粒截面诱导双轴有序。因此，四个体相，单轴和双轴晶相和近晶相，可以稳定的横截面纵横比是不同的。在限制流体，向列相到近晶相的转变被抑制，并且可以存在由连续transition分离的单轴相或双轴相。近晶有序不断发展的壁颗粒浓度的增加（在协议的抑制向列-近晶的第二阶转变在限制），但一阶分层过渡，涉及n和n+1层的结构，出现在高浓度的受限流体。分层和单轴-双轴有序之间的竞争导致三种不同类型的分层过渡，在这两种共存的结构可以是单轴的，一个单轴和另一个双轴，或两个双轴。此外，分子双轴性和壁相互作用之间的相互作用是非常微妙的：虽然硬壁不利于双轴相的形成，双轴性是对分层过渡，因为我们已经表明，通过比较的限制相行为的圆柱体和长方体。Onsager理论的预测能力进行了检查和确认，通过执行一些计算的基础上基本测量理论。
2010-04-28 cond-mat.soft
Active Sculpting: morphodynamics of internally stirred active vesicles
International Centre for Theoretical Sciences, Tata Institute of Fundamental Research（国际理论科学中心，塔塔基础研究所）
本研究结合理论与数值模拟，分析包裹伸展型活性粒子悬浮液的弹性囊泡的形态动力学，揭示其随活性阈值变化涌现的多种形态态，为研究活性囊泡相互作用及探测悬浮液活性提供新途径。
2026-10-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Confinement-induced shape transitions in multilamellar vesicles
通过快速共聚焦激光显微镜实验和数值模拟的面积差弹性的动态三角形膜模型，探讨了局限在一个球形囊泡的囊泡形态。限制被发现诱导几个新的形状的内囊泡，这是从来没有观察到在单层囊泡：双和四口细胞，狭缝囊泡，和囊泡的两个或三个隔间与各种形状。模拟再现的实验结果非常好，一些形状的转变可以理解一个简单的理论模型的轴对称形状。
2013-09-13 cond-mat.soft
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 sub-diffusion in membranes for fuel cells
我们调查的动力学的水限制在软离子纳米组件，一个问题的关键是在新材料的多尺度结构-功能相互作用的一般理解。我们特别关注在燃料电池中用作电解质的水合全氟磺酸化合物。这些材料形成相分离的形态，表现出出色的质子传导性能，直接关系到吸收水的状态和动力学。我们结合准弹性中子散射、脉冲场梯度核磁共振和分子动力学计算机模拟，对水的运动和离子输运进行了量化。有效的水和离子的扩散系数已确定连同它们的变化后，在相关的原子，纳米和宏观尺度上的水合作用，提供了一个完整的图片运输。我们表明，在纳米级的限制和直接与带电界面的相互作用产生异常的子扩散，由于在离子纳米通道内的异质空间依赖性动力学。这与疏水限制基质的化学细节无关，证实了我们结论的统计学意义。我们的研究结果表明，有趣的连接和可能性的交叉受精与其他领域，包括生物物理学。他们还建立了富有成效的通信与先进的统计力学的主题，导致新的可能性，分析中子散射数据。
2017-08-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Pushing off the walls: a mechanism of cell motility in confinement
我们提出了一种新的细胞运动机制，它依赖于耦合肌动蛋白聚合在细胞膜的几何限制。我们认为聚合粘弹性细胞骨架凝胶限制在一个狭窄的通道，并分析表明，自发运动发生。有趣的是，这不需要与通道壁的特定粘附，并且产生可能大于聚合速度的速度。肌球蛋白马达的收缩活动在这种机制中不是触发运动所必需的，但定量地显示出增加速度。我们的模型定性地解释了最近的实验，这些实验表明，没有特异性粘附蛋白的细胞仅在封闭的环境中活动，而它们无法在平坦的表面上移动，并且可以帮助理解在更复杂的封闭几何形状（如活组织）中细胞迁移的机制。
2009-02-12 cond-mat.soft q-bio.CB
Vesicle Dynamics in a Confined Poiseuille Flow: From Steady-State to Chaos
红细胞（RBC）是血液的主要成分，血液的流动由RBC的流动决定。我们采用囊泡，其中包括封闭的双层膜包围的流体，作为一个模型系统，以研究红细胞的行为下，一个封闭的Poillille流。我们广泛地探索两个主要参数：i）通道内囊泡的限制程度，和ii）流动强度。丰富而复杂的动态囊泡揭示了从稳态形状（降落伞和拖鞋的形式）到混沌动力学的形状。混沌通过囊泡形状的多个周期性振荡的级联发生。我们总结了我们的结果在参数平面（限制程度，流动强度）的相图。这一发现突出了在小雷诺数下流动的囊泡的复杂性水平，其中在没有囊泡的情况下流动是层流的，并且由于囊泡的弹性可以呈现湍流。
2014-09-09 cond-mat.soft nlin.CD physics.bio-ph
High-resolution dielectric study reveals pore size-dependent orientational order of a discotic liquid crystal confined in tubular nanopores
我们报告了一个高分辨率的介电研究的芘为基础的discriminant液晶（DLC）在散装状态和限制在平行的管状纳米孔的单片二氧化硅和氧化铝膜。DLC分子在低频率下（在准静态情况下）的正介电各向异性使我们能够探索热致集体取向顺序。的孔壁上的分子盘和相应的径向排列的分子found.In相反的散装，各向同性到柱状过渡的限制类金刚石是连续的，随着孔径的减小，以较低的温度转移，并表现出显着的滞后之间的冷却和加热。这些发现证实了以前的中子和X射线散射实验以及光学双折射测量的结论。我们的研究还表明，这里提出的相对简单的介电技术是一个非常有效的方法，以研究DLC基纳米复合材料的热致取向顺序。
2015-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Vesicle dynamics in confined steady and harmonically modulated Poiseuille flows
我们提出了一个数值研究的时间依赖性运动的二维囊泡在一个通道下施加流。如过去所报道的，在Poiffille流中，囊泡的形状取决于流动强度、膜的机械性质和通道的宽度。这项研究的重点是中心蛇形（CSn）的形状，其中的囊泡显示振荡运动像一个游泳的鞭毛，即使流动是静止的。我们量化这种行为的振幅和频率的振荡囊泡的质心。我们观察参数空间中的区域，在那里的CSn与降落伞或无约束拖鞋共存。施加的流动的振幅调制的动态和形状的蛇形囊泡的影响也进行了研究。对于大的调制幅度过渡到静态形状进行观察。较小的调制幅度诱导蛇形囊泡的质心的幅度和频率的调制。在一定的参数范围内，我们发现，质心振荡与一个恒定的包络线，表明存在至少两个稳定的状态。
2018-10-10 cond-mat.soft physics.bio-ph
