Dissecting Hydrophobic Hydration and Association
我们使用适当定义的短程参考模型的液态水澄清不同的角色，当地的氢键，范德华吸引力，和远程静电相互作用发挥在水中的非极性溶质的溶剂化和协会。虽然局部氢键相互作用主导涉及小溶质的疏水效应，但发现更长范围的静电和分散相互作用在描述大溶质周围的界面结构中越来越重要。氢键网络设置溶质长度尺度，在该尺度下观察到这些小和大长度尺度制度之间的溶剂化行为的交叉。不平衡的长程作用力作用于界面水分子在疏水缔合中也很重要，在这里通过分析模型甲烷和巴克敏斯特富勒烯溶质的缔合来说明。
2015-02-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Statistical analyses of hydrophobic interactions: A mini-review
本文综述了近年来在解决惰性小分子间疏水相互作用方面取得的显著进展。我们讨论几个新的理解。首先，疏水相互作用的逆温度现象，即，疏水键随温度升高而增强，通过水中原子级硬球溶质之间的疏水相互作用来决定性地显示。其次，包括有吸引力的相互作用与原子大小的疏水性的参考情况下，导致大量的，非平凡的修正纯粹排斥溶质的参考结果。通过在参考案例中加入溶质分散力来削弱疏水键。经典的统计力学理论对这些修正在这方面的应用是不准确的，但分子准化学理论显示出希望。最后，由于排除的体积和吸引力的相互作用的掩蔽作用，不区分不同可能性的比较面临着解释的危险。
2016-04-26 cond-mat.soft physics.chem-ph
The directional nature of hydrophobic interactions: Implications for the mechanism of molecular recognition
本文在总结近年来疏水相互作用研究的基础上，着重探讨了疏水相互作用的方向性。这意味着疏水相互作用取决于相对取向，因为溶质倾向于在水中聚集。在H1w过程中，它们以较低的能垒在特定方向上相互吸引，直到它们的表面接触。在H2S过程中，为了使水的氢键最大化，溶质在特定方向上聚集以使它们的表面积与体积之比最小化。此外，随着它们之间的距离减小，溶质之间的短程相互作用变得更强。此外，这些都可以通过使用分子动力学模拟计算的平均力（PMF）的潜力证明。在此基础上，提出了疏水驱动模型来理解水中分子识别的特异性和亲和性。
2020-11-24 cond-mat.soft physics.chem-ph
Efficient "on-the-fly" calculation of Raman spectra from \textit{ab-initio} molecular dynamics: Application to hydrophobic/hydrophilic solutes in bulk water
University of Paderborn（帕德博恩大学）
本研究提出一种从第一性原理出发的拉曼光谱高效计算方法，效率较现有方法提升至少一个数量级，可结合从头算分子动力学模拟实时计算有限温度拉曼光谱，并通过研究水溶液中疏/亲水溶质对光谱的影响验证了其预测能力。
2015-04-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.bio-ph
Liquid-vapor critical behavior of the TIP4P/2005 water model: effects of NaCl solutes and hydrophobic confinement
Johannes Gutenberg-Universität（约翰内斯·古腾堡大学）
研究揭示了NaCl浓度增加导致液-气临界温度和压力升高，而疏水限制使临界点下降，同时强调了范德华截断距离对临界点估计的重要性。
2026-01-05 cond-mat.soft physics.chem-ph
Temperature effect on the small-to-large crossover length-scale of hydrophobic hydration
水化热力学由小溶质的熵变到大溶质的熵。疏水水合的小到大的交叉长度尺度取决于溶剂的热力学条件，例如温度、压力、添加剂的存在等。我们试图摆脱一些光的温度依赖性的交叉lengthscale通过使用概率的方法，水氢键，使之能够获得一个解析表达式为每个水分子的键数的函数的距离溶质和溶质半径。将该方法扩展到密度泛函理论中，可以在不同温度下在整个从小到大的长度范围内研究溶质尺寸对其水合作用的影响。已知水化自由能对温度和溶质尺寸的依赖性，可以得到其作为温度和溶质尺寸的函数的热力学和熵贡献。这些功能可以提供有趣的洞察到疏水水化的交叉长度尺度的温度依赖性。将该模型应用于T=293.15 ~ T=333.15 K温度范围内不同半径球形颗粒在水中的水化反应。模型预测的小疏水物的水化自由能的温度依赖性与实验和模拟数据是一致的。提出了三种可供选择的定义的小到大的跨越长度尺度的疏水水化，并得到它们的温度依赖性。根据定义和温度，小到大的水化机制的交叉预测发生半径从一个到几个纳米的疏水体。独立于其定义，预测的交叉长度尺度随温度的升高而减小。
2013-07-29 cond-mat.soft physics.chem-ph
Molecular Density Functional Theory for water with liquid-gas coexistence and correct pressure
疏水性溶质在水中的溶剂化具有特殊性，因为液体和气体几乎是共存的。在积分方程的超网链近似中，或者等价地在分子密度泛函理论的均匀参考流体中，共存没有被考虑。因此，纳米级疏水溶质的水合结构和能量是不正确的。在这篇文章中，我们提出了一个桥功能，纠正这种热力学的不一致性，通过引入一个亚稳气相的均匀溶剂。我们展示了如何可以做到这一点的三阶展开的功能周围的散装液体密度，施加正确的压力和正确的二阶导数。虽然这一理论并不局限于水，我们应用它来研究在室温和压力下的水的疏水溶剂化和比较的结果，全原子模拟。有了这个校正，分子密度泛函理论给出，在一个适度的计算成本，定量水合自由能和结构的小分子溶质，如正构烷烃，和硬球溶质的半径范围从埃到纳米。理论预测的宏观液-气表面张力与实验结果相当。这一理论给出了一个替代的经验硬球桥校正到目前为止使用的几个作者。
2015-04-18 physics.chem-ph
Hydrophobic Interaction Model for Upper and Lower Critical Solution Temperatures
水化的疏水溶质在水中是不同的现象，包括疏水热容量异常，这还没有完全理解的原因。由于其时事性，最近人们对疏水聚集的机理及其所基于的物理学越来越感兴趣。在这项研究中，我们使用一个简单而强大的混合物模型的水，一个适应的两个状态的Muller-Lee-Graziano模型，描述的能级的水分子作为其接近非极性溶质分子的函数。该模型提供了一个适当的描述疏水溶质颗粒之间的多体相互作用。通过详细的蒙特卡罗模拟研究了疏水物质在一阶聚集相变附近的溶解度和聚集。一个闭环共存曲线被发现，这是一致的平均场计算进行了相同的系统。此外，在溶液中的离液物质的失稳效果进行了研究，通过适当的修改MLG模型。这些研究结果表明，一个简单的模型的疏水相互作用可能包含的主要物理过程中涉及的疏水聚集和离液效应。
2003-05-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Molecular Density Functional Theory of Water describing Hydrophobicity at Short and Long Length Scales
本文推广了我们最近提出的水的分子密度泛函理论[G. Jeanmairet等人，《物理化学杂志》4，619，2013]到各种尺寸的疏水溶质的溶剂化，从埃到纳米。该理论是基于在两个经典的密度场，粒子密度和多极极化密度方面的过剩自由能的二次展开。它的实施需要作为输入的水的分子模型和三个可测量的体属性，即结构因子和k依赖的纵向和横向介电常数。发现小疏水分子周围的精细三维水结构被很好地再现。相比之下，计算的溶剂化自由能出现高估，并没有表现出正确的定性行为时，疏水性溶质的大小增长。这些缺点得到纠正，在精神的Lum-Chandler-Weeks理论，补充功能与截断硬球功能的作用超过二次秩序的密度。这使得所得到的功能兼容的范德瓦尔斯理论的液-气共存在长距离。与现有的分子模拟相比，该方法产生合理的溶剂化结构和自由能的大小增加的硬或软球，与正确的定性过渡，从体积驱动到表面驱动的制度在纳米尺度。
2013-10-18 physics.chem-ph
Hydrophobic Effects on a Molecular Scale
一种理论方法被开发来量化疏水水化和分子尺度上的相互作用，与深入了解疏水效应的分子起源的目标。该模型的基础上的空腔形成的概率在散装水分子尺度的密度波动，和最简单的疏水性溶质，硬颗粒的水合自由能之间的基本关系。这种概率估计使用信息理论（IT）的方法，结合实验可用的散装水的属性-密度和径向分布函数。IT方法再现了最简单的疏水效应：球形非极性溶质的水合作用，甲烷分子之间的平均力的潜力，以及溶剂对丁烷扭转平衡的贡献。这种方法的应用研究温度和压力的影响提供了新的见解的热力学和动力学的蛋白质折叠。IT模型与蛋白质展开实验中观察到的疏水熵收敛到水的宏观等温可压缩性。压力变性的蛋白质的一个新的解释如下从疏水聚集体的压力稳定性的分析，表明水渗透在高压下的蛋白质的疏水核心。这解决了一个长期存在的难题，即压力变性是否与蛋白质稳定性的疏水核心模型相矛盾。最后，在最近开发的微扰理论方法的背景下，讨论了大分子非极性溶质的“去湿”问题。
1998-09-18 physics.bio-ph physics.chem-ph q-bio
Molecular-Scale Hydrophilicity Induced by Solute: Molecular-thick Charged Pancakes of Aqueous Salt Solution on Hydrophobic Carbon-based Surfaces
我们直接观察到分子厚的盐水溶液煎饼在疏水石墨表面的环境条件下，采用原子力显微镜。该观察结果表明盐溶液在石墨表面上具有意想不到的分子级亲水性，这不同于液滴在石墨表面上的宏观润湿性质。有趣的是，煎饼自发地表现出强烈的正电荷行为。理论研究表明，这种带正电荷的煎饼的形成归因于水溶液中的Na+离子与石墨表面上的芳环之间的阳离子-π相互作用，促进了水分子与阳离子一起吸附到石墨表面上;即，Na+离子作为介质，在一侧通过阳离子-π相互作用吸附到石墨表面，同时在另一侧通过水合相互作用在分子尺度上与水分子键合。这些发现表明，关于碳基石墨表面的实际相互作用，包括石墨烯、碳纳米管和生物炭的相互作用，可能与现有理论有显著不同，它们为控制表面润湿性、相互作用和相关的物理、化学和生物过程提供了新的见解。
2014-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.chem-ph
Scalar fundamental measure theory for hard spheres in three dimensions. Application to hydrophobic solvation
硬球混合物提供了一个可解的参考系，可用于改进现实分子流体的密度泛函理论。我们展示了如何Kierlik-Rosinberg的标量版本的基本措施密度泛函理论的硬球[物理修订版A，{ \bf 42}，3382（1990）]，它提出了计算优势相对于原始Rosenfeld的矢量制定或其扩展，可以实现和最小化在三维中描述流体混合物在复杂的环境。该实现被用作定义任意形状的分子疏水性溶质周围的水的分子密度泛函理论的基础。
2012-07-20 physics.chem-ph
Effect of a Tertiary Butyl Group on Polar Solvation Dynamics in Aqueous Solution: A Computational Approach
目前的计算研究调查水的溶剂化动力学的变化时，引入疏水侧链的分子探针N-甲基-6-羟基喹啉甜菜碱。高精度瞬态荧光和吸收测量发表在配套文件中揭示了疏水侧链改变对所观察到的发色团在水中的溶剂化动力学的影响。由于发色团的形状、大小和结构对随时间变化的斯托克斯位移的影响到目前为止被认为只在与溶质相比缓慢旋转的溶剂中起作用，或者如果溶质的氢键能力改变，则这一发现是相当出乎意料的。从非平衡模拟得到的随时间变化的斯托克斯位移的分析证实了实验延迟因子和活化能，并表明溶质运动，即振动，是主要负责所观察到的溶剂化动力学延迟。较小的发色团周围的更快的动力学实际上是通过位于发色团的吡啶部分的一些正常模式实现的。旋转也有助于在很小的程度上的水合动力学，但小和大的衍生物一样。此外，局部停留时间揭示了发色团周围的第一溶剂壳层中的轻微延迟。因此，目前的图片溶质作为一个被动的分子探针，甚至需要修改溶剂，如水。
2021-05-19 physics.chem-ph
Kosmotropes and chaotropes: modelling preferential exclusion, binding and aggregate stability
向水溶液中加入的亲液共溶剂促进疏水性溶质颗粒的聚集，而离液共溶剂起到使这种聚集体不稳定的作用。我们讨论了这些现象的机制内的两个状态的Muller-Lee-Graziano模型的水，它提供了一个完整的描述的三元水/共溶剂/溶质系统的小溶质颗粒的适应版本。该模型包含了一种亲液物质的主导作用，即增强水结构的形成。由此产生的优先排除两个共溶剂分子从溶剂化壳的疏水性颗粒和这些颗粒从溶液中导致稳定的聚集体。相比之下，离液序列高的物质破坏水结构的形成，其本身优先被排除在溶液之外，从而有助于疏水性颗粒的溶剂化。我们使用蒙特卡罗模拟证明在分子水平上的优先排除或结合的共溶剂分子的溶剂化壳的疏水颗粒，以及随之而来的增强或抑制聚集体的形成。我们说明了结构变化的助溶剂对有效的疏水相互作用的影响，定性建模的kosmotropic效应的氯化钠和离液效应的尿素。
2004-06-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Whether the mean-field two-length scale theory of hydrophobic effect can be microscopically approved?
我们讨论了疏水效应的简单微观推导。我们的方法是基于相互作用的经典粒子的配分函数的标准泛函表示和随后的集体变量（溶剂的局部密度）的通道。得到了任意形状溶质分子的溶剂化自由能的表达式，并导出了溶剂化物体周围平均溶剂密度的非线性方程。我们特别注意疏水效应的微观考虑和双长度尺度平均场论之间的一些不一致。
2005-10-03 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Unveiling the Molecular Driving Forces of Pollutant Extraction by Hydrophobic Eutectic Solvents
University of Rome Tor Vergata（罗马托尔维加塔大学）；Politecnico di Milano（米兰理工大学）
本文通过多尺度方法研究疏水共晶溶剂中双酚A的分配行为，揭示了选择性源于氢键与分散力的协同作用，为绿色溶剂设计提供理论依据。
2026-04-24 physics.chem-ph
Theories of Hydrophobic Effects and the Description of Free Volume in Complex Liquids
水溶液中非极性溶质水合作用的分子理论的最新进展，导致了对液体自由体积或“可用”体积这一老问题的新思考。本文综述了主要的新结果，特别注意液体包装的一般问题。
1999-01-25 physics.bio-ph physics.chem-ph
Direct Numerical Test of the Statistical Mechanical Theory of Hydrophobic Interactions
这项工作测试的统计力学理论的疏水相互作用，隔离的后果排除体积相互作用，并获得B2为这些目的。腔的方法，是特别适合于研究原子大小的硬球在液态水之间的疏水相互作用的开发和应用到测试方面的普拉特-钱德勒（PC）的理论，还没有被测试。Ar大小的硬球在水中的接触疏水相互作用显着更有吸引力比PC理论预测。在300 K < T <360 K的温度范围内，渗透第二维里系数的相应结果是有吸引力的（B2 <0），并且随着温度的升高（Δ B2/Δ T < 0）更有吸引力。这些信息以前没有，但对于疏水相互作用的分子尺度统计力学理论的发展是必不可少的，特别是对于更好地定义与溶质相关的分子间相互作用的作用。
2013-03-26 physics.bio-ph physics.chem-ph
Molecular Realism in Default Models for Information Theories of Hydrophobic Effects
这封信考虑了几个物理参数的贡献，惰性气体的疏水水化，构建默认模型来测试它们在信息理论，并给出信息理论预测使用这些默认模型与时刻信息来自模拟液态水。测试的物理特性包括：填充或空间效应、降低溶剂压力的吸引力的作用以及液态水中水分子的大致四面体配位。填充效应（硬球默认模型）和填充效应加上吸引力（Lennard-Jones默认模型）是无效的，在改进预测的疏水性水合自由能的惰性气体在以前使用的吉布斯和平坦的默认模型。然而，一个概念上简单的集群泊松模型，将四面体协调结构的默认模型是这些预测的更好的表现之一。这些结果提供了一个部分合理化的显着性能的平面默认模型在以前的应用程序中的两个时刻。因此，集群泊松违约模型将是进一步完善的主题。
1999-01-19 physics.chem-ph
Aromatic Molecule Solvation in Liquid Water with Coupled Cluster Accuracy: The Balance of Pi-Interactions and Hydrophobicity
Ruhr-Universität Bochum（波鸿鲁尔大学）
研究水中芳香分子溶剂化中π相互作用与疏水性平衡问题，采用基于图形原子簇扩展训练机器学习原子间势的方法，得到CCSD(T)质量的MLIP，能再现相关能量和力，揭示常用方法不足，为高精度模拟打开大门。
2026-07-16 physics.chem-ph
The Joint Solvation Interaction
本研究提出联合溶剂化相互作用（JSI）的正式定义，证明其等价于刚性溶质间的溶剂诱导相互作用，给出部分连接分子动力学计算方法，论证其比间接溶剂介导相互作用更适用于溶质结合热力学研究，可助力自组装、蛋白质聚集与折叠的溶剂效应研究。
2024-08-15 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
A molecular density functional theory to study solvation in water
A classical density functional theory is applied to study solvation of solutes in water. An approx- imate form of the excess functional is proposed for water. This functional requires the knowledge of pure solvent direct correlation functions . Those functions can be computed by using molecular simulations such as molecular dynamic or Monte Carlo. It is also possible to use functions that have been determined experimentally. The functional minimization gives access to the solvation free energy and to the equilibrium solvent density. Some correction to the functional are also proposed to get th…
2014-08-28 physics.chem-ph
Homogeneous nucleation mechanism of NaCl in aqueous solutions
本文采用分子动力学模拟方法研究了NaCl晶体在溶液中的成核过程。模拟结果表明，NaCl在水中的溶解行为与离子浓度有关。随着NaCl浓度的增加，溶解的Na $^+$和Cl $^-$离子倾向于在溶液中聚集。结合我们最近的研究，溶解溶质的聚集主要归因于疏水相互作用。热力学上，溶质聚集体的形成不需要克服势垒。这与两步成核机制不同。与经典成核理论（CNT）相比，由于溶质的聚集，降低了成核的势垒高度，影响了NaCl晶体在水中的成核机理。
2018-11-28 cond-mat.soft physics.chem-ph
Effective dielectric constant of water at the interface with charged C$_{60}$ fullerenes
采用分子动力学数值模拟方法，对巴克敏斯特富勒烯C $_{60}$的中性态和带电态进行了模拟，计算了界面水的偶极极化率和相应的界面介电常数.介电常数在10- 22之间，随温度和溶质电荷的变化而变化，水化水发生结构交叉。其主要签名包括指向溶质的悬挂O-H键的释放和水合水的优先取向的变化，从那些特征疏水带电基板。界面介电常数标志着具有尖峰的结构转变。这里采用的计算形式主义提供了直接访问界面磁化率从计算机模拟产生的配置。所需的属性是溶剂化壳的偶极矩的径向投影和溶质内部溶剂的静电势之间的互相关。
2019-01-02 cond-mat.soft physics.chem-ph
Piece-wise Multipole-expansion Implicit Solvation for Arbitrarily Shaped Molecular Solutes
多极展开（MPE）模型是一种隐式溶剂化模型，用于有效地将溶剂效应纳入量子化学中。即使在最近的直接方法中，MPE中用于表达介电响应的多极基仍然不能有效地解决大于$\approx 10$非氢原子的溶质的静电问题，或者根本不能解决静电问题。在现有的MPE参数化，由此产生的系统低估的静电溶质-溶剂相互作用，目前补偿的系统高估的非静电吸引力的相互作用。尽管MPE模型可以很好地再现小分子溶剂化的实验自由能，但固有的误差消除使得很难将物理意义分配给模型中的各个自由能项，从而引起了对可转移性的担忧。在这里，我们解决了这个问题，通过解决静电问题的3D区域中的所有非氢原子核周围的溶质，确保可靠的多极级数的收敛。由此产生的方法，我们称之为MPE- $n$ c，因此允许介质对溶质的介电响应的更好再现。采用一个简化的非静电模型与一个单一的自由参数，除了密度等值线定义的溶剂化腔，MPE- $n$ c产生的自由能的中性，阴离子和阳离子的溶质在水中的溶剂化与实验符合良好。
2021-12-09 physics.chem-ph
Scaled-Particle Theory and the Length-scales Involved in Hydrophobic Hydration of Aqueous Biomolecular Assemblies
疏水水化在多个长度尺度的自组装过程中起着至关重要的作用，但有时不保证将分子尺度模型外推到更大的长度尺度水化现象。标度粒子理论是基于这个问题的插值观点。我们重温了30年前Stillinger提出的标度粒子理论，采用了实用的推广，并根据我们目前的理解考虑了疏水水化的影响。概括是基于识别分子长度，隐含在以前的应用程序的缩放粒子模型，提供了一个有效的半径加入微观和宏观的描述。我们证明，广义理论正确地再现了许多异常的分子大小的溶质，包括溶解度最小值和熵收敛的疏水水化的热力学性质，成功地插入之间的微观和宏观的极端，并提供了新的见解的潜在的分子机制。结果进行了讨论的长度尺度与组件的现象，特别是我们首先讨论的微观-宏观的连接半径的理论确定，然后我们依次讨论的托尔曼长度，导致一个类似的长度描述曲率修正的表面积模型的疏水水化自由能，和长度尺度上的熵收敛的水化自由能是预期的。
2005-01-15 physics.bio-ph physics.chem-ph
Hydrophobic repulsion and its origin
疏水相互作用在自然界和技术中的基本作用激发了数十年的研究，旨在测量距离依赖的疏水力并确定其来源。然而，这一探索被证明比预期的更难以捉摸，并且在小于2-3纳米的距离上的相互作用的性质，甚至其符号，从未被最终确定。采用超高分辨率调频原子力显微镜（FM-AFM），我们成功地测量了所有距离的相互作用，并发现通常观察到的3-10纳米距离的吸引力在0.3-3纳米以下变成明显的排斥力，这取决于AFM针尖和表面的疏水性。这种普遍的短程排斥反驳了流行的教条，即疏水相互作用在所有距离上都是有吸引力的，因此几乎所有的生物和技术疏水现象都有关系。短程排斥，以及中程吸引，通过实验和理论追踪到疏水表面附近的普遍空气积聚。
2016-03-27 cond-mat.soft physics.chem-ph
Hydrophobic and Ionic Interactions in Nano-sized Water Droplets
本文研究了球形水滴中甲烷和带电荷修饰甲烷的溶剂化反应。自由能分布为一个单一的甲烷分子在液滴中，直径D，从1到4纳米的范围内，表明液滴表面是非常有利的内部相比。从D=3 nm的自由能的温度依赖性，我们表明，这种效果是熵驱动。两个甲烷分子之间的平均力（PMFs）的潜力表明，溶剂分离的最低限度在大部分是完全不存在的承压水，独立的液滴大小，因为溶质颗粒主要与液滴表面。带电荷（Mq+和Mq-，q+ = q- = 0.4e，其中e是电子电荷）的甲烷被钉扎在表面的趋势显著地取决于水滴的大小。当D=4 nm时，离子更喜欢内部，而对于D<4 nm，离子位于表面，但倾向于比甲烷小得多。离子电荷增加到e时，表面会变得非常不利。反映了水分子的电荷不对称性，与相同电荷量的正离子相比，负离子对表面具有更强的偏好。随着液滴尺寸的增加，Mq+和Mq-之间的PMF显示由于表面溶剂化的趋势降低的边界的影响减小。我们还表明，作为溶质电荷密度降低的表面变得不那么不利。我们的研究结果在有限空间中的蛋白质折叠的影响进行了概述。
2006-09-12 cond-mat.other cond-mat.soft physics.bio-ph
Modeling molecular and ionic absolute solvation free energies with quasi-chemical theory bounds
最近发展起来的统计力学准化学理论（QCT）导致了显着的见解溶剂化现象的亲水性和疏水性溶质。QCT精确地将溶剂化自由能分为三个分量：1）内壳层化学，2）外壳层堆积，和3）外壳层长程贡献。在本文中，我们讨论了有效的方法来计算每一个自由能的三个部分。一个贝叶斯估计方法来计算内壳化学和外壳包装的贡献。我们推导出上，下边界的外层长程自由能的一部分，通过表达这一组成部分，在两个等效的方式。局部，高能量的溶质和溶剂之间的接触被消除的空间调节在这个自由能片，导致近高斯分布的溶质-溶剂相互作用的能量。因此，两个平均场边界的平均值产生准确且有效的自由能估计。水溶剂化自由能的结果，提出了几种溶质，包括甲烷，全氟甲烷，水，和钠离子和氯离子。实验结果表明了该方法的准确性和有效性。该方法应证明是有用的计算溶剂化自由能在非均匀的，受限制的环境。
2008-09-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Relating solute interactions to interfacial properties
Technical University of Darmstadt（达姆施塔特工业大学）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Princeton University（普林斯顿大学）
本研究构建稀溶液理论（DST），结合巨正则微扰理论与吉布斯系综，通过分子动力学模拟验证，揭示溶质相互作用对液-气相界面性质的影响。
2026-09-03 cond-mat.soft physics.chem-ph
Role of hydration and intramolecular interactions in the helix-coil transition and helix-helix assembly in a deca-alanine peptide
对于模型十-丙氨酸肽，腔（理想疏水性）对水合的贡献有利于螺旋到螺旋转变中的螺旋状态和两个螺旋组装中的成对螺旋束。有吸引力的蛋白质-溶剂相互作用的能量贡献被分离成在第一水合壳层中与溶剂的相互作用产生的短程部分和剩余的长程部分。在螺旋-卷曲转变中，短程有吸引力的蛋白质-溶剂相互作用超过疏水水合作用，并有利于未折叠的卷曲状态。对折叠效应的分析表明，肽骨架的有利水合作用有利于未折叠状态。蛋白质分子内相互作用有利于螺旋状态，并在折叠中起决定性作用。在配对的两个螺旋，空腔的贡献超过了短程有吸引力的蛋白质-水的相互作用。然而，远距离的蛋白质-溶剂吸引相互作用可以增强或逆转这一趋势，具体取决于螺旋的相互方向。在螺旋-螺旋组装中，由吸引蛋白质-溶剂相互作用的变化引起的焓变化有利于拆卸。在螺旋配对以及，有利的蛋白质分子内相互作用被发现是一样重要的水合作用。
2015-08-23 physics.bio-ph physics.chem-ph
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
Driving force of water entry into hydrophobic channels of carbon nanotubes: entropy or energy?
水分子自发进入单壁碳纳米管（SWCNTs）已经被模拟和实验所证实。利用分子动力学模拟，研究了（6，6）碳纳米管在273 ~ 353 K温度范围内，在不同的碳纳米管-水相互作用强度下的填充热力学.从明确的能量和熵计算使用两相热力学方法，我们提出了一个热力学的理解的填充行为的纳米管。我们发现，能量和熵的转移随温度的升高而降低。另一方面，按比例缩小的碳-氧相互作用的吸引力的一部分，在增加的能量的转移，而转移的熵增加缓慢的相互作用强度的降低。我们的研究结果表明，能量和熵有利于水进入（6，6）单壁碳纳米管。我们的结果进行了比较，与最近的几个研究水进入碳纳米管。
2015-01-24 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Water Structure and Electric Fields at the Interface of Oil Droplets
本文结合界面选择性拉曼光谱与单体场模型计算，揭示油水乳液介观界面处水结构无序、氢键减弱并存在悬垂OH，且强界面电场导致其伸缩模式红移约80 cm-1，电场强度估计为35-70 MV/cm。
2024-05-03 physics.chem-ph
Exploring A Multi-Scale Method for Molecular Simulations in Continuum Solvent Model: Explicit Simulation of Continuum Solvent As An Incompressible Fluid
最近提出了一种多尺度框架，通过耦合溶质的分子力学处理与溶剂的流体力学处理，在连续溶剂模型中更现实的分子动力学模拟，在那里我们制定的物理模型和开发的数值流体动力学积分。在这项研究中，我们将流体动力学积分器与琥珀模拟引擎进行生物分子的原子模拟。在这个发展阶段，只有非静电相互作用，即，范德华力和疏水相互作用包括在多尺度模型中。然而，在求解有限差分流体动力学方程时，精确地内插高度非线性的范德华项存在数值挑战。在求解流体动力学方程时，我们通过将范德华势和压力合并在一起，并通过分析考虑其在自由边界条件下的贡献，从而能够严格地绕过挑战。多尺度模拟引擎首先通过再现解析解的单个原子的溶质-溶剂界面来验证。接下来，我们进行了松弛模拟的约束对称单体，并观察到一个对称的溶剂界面在平衡与详细的表面特征类似的溶剂排除表面上发现的。然后测试了四种典型的小分子复合物，体积和力平衡分析表明，这些简单的复合物可以在模拟时间窗口内达到平衡。最后，我们研究了四个测试的二聚体复合物的多尺度溶质-溶剂界面的质量，发现它们与显式水模拟中采样的边界吻合得很好。
2017-04-24 physics.bio-ph physics.chem-ph physics.comp-ph
