Effects of non-pairwise repulsion on nanoparticle assembly
静电相互作用提供了一种方便的方式来调节纳米颗粒，胶体和生物分子之间的相互作用，因为它们可以通过溶液pH值或盐浓度进行调节。虽然盐的存在提供了一种简单的方法来控制净粒子间的相互作用，由静电屏蔽引起的非线性使得难以量化的相互作用的强度。特别是，当带电粒子聚集成团簇或聚集体时，非线性效应使相互作用强烈非成对。在这里，我们报告的布朗动力学模拟研究的效果，非成对性质的静电相互作用的纳米粒子组装。我们比较这些模拟系统中的静电建模由一个严格的成对汤川势。我们发现，这两个系统显示出一个狭窄的范围内的参数空间的颗粒形成有序的晶体。与该范围相邻的是净相互作用太弱而不能稳定聚集结构的区域，或者是足够强而使系统在动力学上被困在凝胶中的区域。非成对电位不同于成对系统中的外观的非晶相强带电粒子。这个阶段的出现是因为多体静电相互作用限制了组件中可实现的最大密度。
2019-02-07 cond-mat.soft
Effective Electrostatic Interactions in Colloid-Nanoparticle Mixtures
胶体悬浮液的颗粒间相互作用和整体性质可以通过添加纳米颗粒而显著改变。胶体颗粒和纳米颗粒之间的尺寸和电荷的极端不对称性对这种复杂系统的分子尺度建模提出了严峻的计算挑战。我们提出了一个有效的静电相互作用的统计力学理论，可以大大简化带电胶体纳米颗粒混合物的大规模建模。通过应用顺序粗粒化过程，我们表明，带电胶体，纳米粒子，抗衡离子和coions的多组分混合物可以映射到一个二元混合物的胶体和纳米粒子，然后到一个单组分模型的胶体单独。在线性响应近似中，单组分模型由单个有效对势和单体体积能控制，其参数非平凡地取决于纳米颗粒的尺寸、电荷和浓度。为了验证理论，我们进行了分子动力学模拟的双组分和单组分模型和计算结构特性。对于中度静电耦合，两个模型之间的胶体-胶体径向分布函数和静态结构因子非常一致，验证了顺序粗粒化方法。足够的电荷和浓度的纳米颗粒增强静电相互作用的筛选，削弱带电胶体和不稳定悬浮液之间的相关性，与实验一致。
2017-12-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Modeling of effective interactions between ligand coated nanoparticles through symmetry functions
配体包覆的纳米粒子是由金属或半导体核与接枝在其表面上的有机配体组成的复杂物体。这些有机配体为纳米颗粒悬浮液提供稳定性。在溶液中，这种纳米颗粒之间的有效相互作用是通过纳米颗粒核、周围配体和溶剂分子之间的相互作用的复杂相互作用来介导的。虽然可以使用完全原子分子模拟来计算这些相互作用，但这种计算对于研究大量纳米粒子的自组装来说太昂贵了。这个问题可以通过去除与配体链和溶剂分子相关的自由度并使用纳米颗粒之间的平均力（PMF）势来解决。一般来说，PMF对粒子间距离的函数依赖性是未知的，并且可能相当复杂。在这篇文章中，我们提出了一种方法来模拟配体包覆纳米粒子之间的平均力的两体势和三体势通过对称函数的线性组合。该方法是相当普遍的，可以扩展到不同类型的大分子之间的相互作用模型。
2022-02-25 cond-mat.soft
Hydrophobic-hydrophilic interactions drive rapid nanoparticle assembly
纳米粒子独特的物理和光学性质使其可靠和快速的组装成为纳米技术的重要目标。为此，许多相互竞争的驱动力已经成为控制自组装的目标，尽管可靠性和效率问题表明纳米尺度上的界面尚未完全理解。在这封信中，我们报告的第一次，从化学纳米图案化的疏水表面和相邻的亲水性区域（Janus接口）之间的界面的水介质的流动可以有效地用于快速纳米粒子组装与单个纳米粒子的分辨率。我们发现，从这个Janus接口的水分子的去湿驱动组装的纳米粒子从静电稳定的纳米粒子胶体到疏水区域，加快通过消除任何水合屏障所施加的润湿界面之间的粘附阻力，使得纳米粒子组装在一分钟内实现。我们称这种可控纳米粒子组装的方法为Janus界面纳米粒子组装- JINA。然后，我们证明了通过pH值切换控制这种机制，并证明了其有效性的制造快速创建单纳米粒子网站和单颗粒宽线，同时密集涂层宏观尺度的功能。这种组装方法不仅在纳米制造中具有深远的影响，而且这种机制的不可预见性也挑战了许多关于纳米粒子自组装界面相互作用的普遍假设。
2017-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.app-ph
Effect of the strength of attraction between nanoparticles on Wormlike micelle-nanoparticle system
纳米粒子-平衡聚合物（或蠕虫状胶束）系统显示出从分散的网络状结构到非分散的簇的形态变化，其中纳米粒子与平衡聚合物基质之间的最小接近距离（EVP排除体积参数）发生变化。纳米粒子团簇的形状各向异性可以通过改变聚合物密度来控制。本文研究了纳米粒子在平衡聚合物基体（或蠕虫状胶束基体）中的协同自组装，考察了纳米粒子间吸引力的变化。作为一个结果的吸引力的纳米粒子相互作用的强度降低的系统的形态转换到较低的EVP值的点的移位被报道。我们表明，纳米粒子之间的吸引力的相互作用的情况下，导致低包装的纳米粒子结构，但不改变系统的形态学行为。我们还报告了形成的系统跨越片状排列的纳米粒子，这些纳米粒子排列在交替层的基体聚合物和纳米粒子。
2018-06-07 cond-mat.soft
On the calculation of potential of mean force between atomistic nanoparticles
利用分子动力学模拟研究了真空中硅原子与金纳米粒子之间的平均力势。这样的调查是为了充分表征原子纳米粒子之间的有效相互作用，描述高密度粗粒度聚合物纳米复合材料中的PMF的关键一步。在我们的研究中，我们首先研究二氧化硅纳米颗粒的行为，考虑对应于不同颗粒尺寸的情况，并根据Hamaker为Lennard-Jones相互作用颗粒系统开发的分析理论评估结果[H. C. Hamaker，Physica A，1937，4，1058]。一旦验证了该程序，我们计算了金纳米粒子之间的有效相互作用，这被认为是裸露的和涂覆有聚乙烯链，以研究接枝密度ρ_g对PMF的影响。在进行原子分子动力学模拟时，发现二氧化硅纳米颗粒经历类似的相互作用，而不管颗粒尺寸如何，最显著的差异是由于表面相互作用导致的PMF中的峰，对于较大的尺寸明显。对于裸金纳米颗粒，它们轻微地相互作用，对于涂覆的情况，有效力的强度增加。结果表明，在中等ρ_g时，PMF的分布类似于Lennard-Jones势，而在高ρ_g和低颗粒间距时，PMF的排斥性逐渐增强。
2018-03-07 cond-mat.soft physics.chem-ph
Soft interactions modify the diffusive dynamics of polymer-grafted nanoparticles in solutions of free polymer
我们研究了动态的二氧化硅颗粒接枝高分子量聚苯乙烯悬浮在半稀释溶液中的化学相似的线性聚合物，使用x射线光子相关光谱。颗粒动力学与体积粘度解耦，尽管它们具有大的流体动力学尺寸，而是经历取决于自由聚合物链的分子量的有效粘度。与半稀释聚合物溶液中的硬球纳米颗粒不同，聚合物接枝的纳米颗粒的扩散率不塌陷到作为归一化长度尺度的函数的主曲线上。这些结果表明，聚合物接枝的纳米粒子和自由聚合物之间的软相互作用潜力，使聚合物接枝的纳米粒子扩散速度比预测的基础上，本体流变学和修改接枝颗粒动力学和周围的自由聚合物的松弛之间的耦合。
2019-01-10 cond-mat.soft
Using single nanoparticle tracking obtained by nanophotonic force microscopy to simultaneously characterize nanoparticle size distribution and nanoparticle-surface interactions
由于需要在广泛的条件下考虑众多参数，因此对用于医疗应用的纳米材料进行全面表征是一项具有挑战性和复杂的任务。常规方法，如动态光散射或纳米粒子跟踪分析提供了一些洞察粒子分散体的物理化学性质。对于纳米医学应用，它们提供的信息可能用途有限。出于这个原因，需要新的方法和仪器，可以提供有关纳米颗粒特性的额外数据，例如它们与表面的相互作用。纳米光子力显微镜已被证明是一种可行的方法，用于测量表面和纳米尺寸范围内的单个颗粒之间的力。在这里，我们概述了该技术的进一步应用，以测量单个颗粒的尺寸，并根据这些测量结果构建样本的分布。我们通过比较纳米光子力显微镜获得的尺寸分布，如动态光散射和差分离心沉降建立的仪器，证明其功效。我们的结果与所有其他仪器观察到的结果一致。此外，我们证明，在这项工作中开发的方法可用于研究复杂的颗粒混合物和材料的表面改变。对于所有研究的情况下，我们能够获得的尺寸和粒子与表面的相互作用势在一个单一的测量。
2017-02-13 cond-mat.soft
Effect of interactions on the cellular uptake of nanoparticles
我们提出了一个简单的两态模型来理解纳米颗粒的尺寸依赖性内吞作用。使用这个模型，我们阐明了相关的能量方面需要了解的尺寸依赖性的摄取机制，并验证它正确预测的行为在大，小颗粒尺寸。在纳米颗粒之间没有相互作用的情况下，我们观察到尺寸的不对称分布，在中间尺寸处具有最大摄取，并且在最小尺寸截止值以下不能有内吞作用。在我们的模型中，包括相互作用的影响有显着的吸收特性的影响。吸引相互作用使最小尺寸截止值移动并增加最佳摄取，而排斥相互作用使分布更对称，降低最佳摄取。
2011-01-13 cond-mat.soft physics.bio-ph
The effect of water/carbon interaction strength on interfacial thermal resistance and the surrounding molecular nanolayer of CNT and graphene nanoparticles
在纳米流体中，液/固界面处的热传递，特别是在纳米尺度下的热传递具有巨大的重要性。本研究探讨液体/固体界面热阻和结构的形成分子纳米层周围的碳基纳米粒子。采用非平衡分子动力学模拟和热松弛方法，研究了不同粒径和不同表面润湿性的纳米流体体系。模拟结果表明，直径较小的碳纳米管（CNTs）吸引更多的价值的基础流体，导致降低Kapitza阻力。结果发现，纳米颗粒周围的纳米层的厚度是独立的水/碳相互作用强度。此外，Kapitza电阻的值随着相互作用强度的增加而减小。最后，提出了CNT/水和石墨烯/水纳米流体的热阻的纳米颗粒表面的润湿性强度的相关性。所提出的相关性除了拟合模拟结果之外，还可以覆盖系统的物理条件。
2019-01-10 cond-mat.soft
The influence of surface roughness on the adhesive interactions and phase behavior of suspensions of calcite nanoparticles
我们研究了纳米颗粒粗糙度对碳酸钙纳米颗粒模型中悬浮液相行为的影响。我们使用的Derjaguin方法，结合粗糙度的影响和纳米粒子之间的相互作用建模与DLVO力和水合力的组合，分别使用实验数据和原子分子动力学模拟。粗糙度效应，如矿物表面出现的原子台阶或阶地，导致非常不同的有效纳米颗粒间电位。使用随机Langevin动力学计算机模拟和有效的粒子间相互作用，我们证明，相对较小的变化，在颗粒的粗糙度修改显着的悬浮液的稳定性。我们建议，相行为的粗糙度的敏感性连接到短的长度尺度的粘附吸引力所产生的有序的水层之间的方解石表面。具有光滑表面的颗粒具有很强的粘附力，并形成凝胶分形结构，而小的表面粗糙度，在矿物表面的原子台阶的顺序，稳定悬浮液。我们相信，我们的工作有助于合理化最近使用纳米粒子或扩展表面获得的对比实验结果，分别为粘合剂或排斥相互作用的存在提供支持。我们进一步使用我们的模型来分析粗糙度，pH值和离子浓度对悬浮液的相行为的协同效应，与最近的实验使用碳酸钙纳米粒子连接。
2020-05-10 cond-mat.soft
Structure and Stability of Charged Colloid-Nanoparticle Mixtures
胶体材料的物理性质可以通过添加纳米颗粒来改变。在一个由有效静电相互作用控制的带电粒子混合物模型中，我们探讨了带电纳米粒子对电荷稳定的胶体悬浮液的结构和热力学相稳定性的影响。专注于无盐混合物的颗粒的大小和电荷不对称，通过排斥汤川有效对势相互作用，我们进行分子动力学模拟和计算径向分布函数和静态结构因子。这些结构特性的分析表明，增加纳米粒子的电荷和浓度逐渐削弱带电胶体之间的相关性。我们表明，除了带电的纳米粒子的悬浮液带电荷的胶体可以诱导胶体晶体熔化，可以促进聚集的流体悬浮液由于有吸引力的范德华相互作用。我们将带电纳米粒子的不稳定影响归因于静电相互作用的增强屏蔽，这削弱了带电胶体之间的排斥。这种解释是一致的带电胶体纳米粒子混合物的有效相互作用理论的最近的预测。
2018-03-10 cond-mat.soft
Deep Learning Potential of Mean Force between Polymer Grafted Nanoparticles
在纳米颗粒表面接枝聚合物链是控制其在聚合物基质中自组装和分布的一种众所周知的途径。通过改变单个纳米颗粒表面上的接枝图案，实现了各种各样的自组装结构。然而，准确估计一对接枝纳米粒子之间的平均力的有效潜力，决定它们在聚合物基质中的组装和分布是纳米科学中的一个突出挑战。在这里，我们提出了一种新的深度学习方法，该方法从聚合物接枝纳米颗粒簇的分子动力学轨迹中学习一对接枝纳米颗粒之间的相互作用。随后，我们进行了基于平均力的分子模拟的深度学习潜力，该模拟预测了大量聚合物接枝纳米颗粒自组装成各种各向异性超结构，包括依赖于3D中纳米颗粒浓度的聚合物网络和双层。平均力预测的自组装超结构的深度学习潜力与聚合物接枝纳米颗粒的实际超结构一致。这种深度学习框架非常通用，可以加速自由空间或聚合物基质中聚合物接枝和未官能化纳米颗粒的自组装和相行为的表征和预测。
2022-07-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Solvent-mediated interactions between nanoparticles at fluid interfaces
我们研究了溶剂介导的相互作用的纳米粒子之间的吸附在液体-蒸汽界面相比，溶剂介导的相互作用在散装液体和蒸汽相的Lennard-Jones溶剂。后者的分子动力学模拟数据与参考函数近似和简单几何近似下积分方程的结果吻合良好。溶剂介导的相互作用在界面处的模拟结果显着不同的粒子在相应的体相的相互作用。我们发现，在短的粒子间距离的相互作用是相当多的排斥比那些在任何散装相。在长的粒子间距离上，我们发现了长距离引力的证据。我们讨论这些意见的界面相互作用，即，三相线张力，将在短距离，毛细管波相互作用较长的粒子间距离。
2009-04-03 cond-mat.soft
Ordering Nanoparticles with Polymer Brushes
将纳米颗粒有序排列成所需的超结构通常对其技术应用至关重要。我们使用分子动力学模拟来研究溶剂蒸发时，纳米粒子在聚合物刷中随机接枝到平面表面的组装。最初，纳米颗粒分散在润湿聚合物刷的溶剂中。在溶剂蒸发之后，纳米颗粒或者在刷子内部或者吸附在刷子的表面，这取决于纳米颗粒-聚合物相互作用的强度。对于强的纳米颗粒-聚合物相互作用，只有当刷密度被微调以容纳单层纳米颗粒时，才形成二维有序阵列。当刷密度高于或低于该最佳值时，纳米颗粒的分布在空间上表现出较大的波动，并且堆积顺序减小。对于弱的纳米颗粒-聚合物相互作用，纳米颗粒在聚合物刷的顶部排列成六边形阵列，只要接枝密度足够高以产生致密的刷。观察到一个有趣的愈合效果的低接枝密度聚合物刷，可以变得更均匀的存在下，弱吸附的纳米粒子。
2017-11-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The pH-dependent electrostatic interaction of a metal nanoparticle with the MS2 virus-like particles
金属纳米粒子与病毒的静电相互作用由于其抗病毒活性和在超低浓度下增强病毒检测的作用而引起了极大的兴趣。我们使用核-壳模型来模拟缺少单链RNA核心的MS 2病毒。在我们的相互作用模型中考虑了内外表面电荷密度对pH值的依赖性。改变pH值会导致外表面电荷的符号发生变化，从而在pH = 4时导致MS 2病毒和金属纳米颗粒之间的静电相互作用发生吸引-排斥转变。
2019-05-25 cond-mat.other cond-mat.soft physics.bio-ph
Interaction between charge-regulated metal nanoparticles in an electrolyte solution
我们提出了一个理论，使我们能够计算电荷调节的金属纳米粒子之间的相互作用电位内的酸性电解质溶液。该方法是基于最近推出的电荷调节模型，使我们能够明确-在一个特定的微观模型-涉及的弱酸的本体缔合常数的表面缔合常数为相同的弱酸吸附位点。当考虑金属纳米颗粒时，我们明确地考虑了导电核中的感应表面电荷的影响。为了探索近似的准确性，我们比较了一个孤立的电荷调节金属纳米粒子的离子密度分布与明确的蒙特卡罗模拟相同的模型。一旦建立了理论方法的准确性，我们就通过数值求解具有电荷调节边界条件的Poisson-Boltzmann方程来计算两个电荷调节金属纳米颗粒之间的相互作用力。然后通过积分电渗应力张量来计算力。我们发现，对于金属纳米粒子的电荷调节边界条件可以很好地近似为恒定的表面电荷边界条件，最近引入了一个非常准确的Derjaguin近似。另一方面，胶体文献中经常使用的恒定表面电势边界条件，显示出与具有大电荷不对称性的颗粒的电荷调节边界条件的显著偏差。
2020-11-25 cond-mat.soft
Nanoparticle mobility over a surface as a probe for weak transient disordered peptide-peptide interactions
弱相互作用形成了大量生物过程的核心基础，特别是那些涉及内在无序蛋白质的过程。在这里，我们建立了一种新的技术，能够探测这些弱相互作用之间的合成未折叠的多肽使用方便而有效的，定量的方法基于单粒子跟踪的肽包被的金纳米粒子在肽包被的表面。我们证明，我们的技术是足够灵敏的观察到一个单一的氨基酸突变的影响上的瞬时肽-肽的相互作用。此外，缓冲盐度的影响，预计改变弱静电相互作用，也很容易检测和详细检查。本文提出的方法具有以高通量方式评价广泛的无序蛋白质、多肽和其他生物分子的弱相互作用的潜力。
2019-08-29 cond-mat.soft physics.bio-ph
Charge Regulation Mediated Interaction of Amphoteric Nanoparticle Surfaces
Indian Institute of Technology, Jodhpur（印度理工学院乔德普尔分校）；Université Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, 3SR（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；Vellore Institute of Technology（维洛尔理工大学）
该研究通过显式离子模拟揭示电荷调控可显著增强不对称纳米颗粒的短程吸引并改变对称颗粒间作用符号，对胶体组装稳定性有重要影响。
2026-09-29 cond-mat.soft
Unambiguous signature of exchange interactions between nanoparticles in a collective system
我们报告了一种简单，有效的方式来评估磁相互作用，更具体地说，交换相互作用，在系统中作为封闭的磁性纳米粒子。具体来说，我们调查什么是外部磁化率在一个系统中所描述的平原旧的Stoner-Wohlfarth模型的理论极限。我们超越，并介绍了一个一般的平均场论的相互作用系统，从而估计如何磁化率是由于系统内的偶极和交换相互作用的影响。我们揭示了磁化率的一个基本不等式，并表明它的违反是一个明确的签名，在集体系统中的纳米粒子之间的交换相互作用的存在。为了测试我们的理论成果的鲁棒性，我们检查磁化测量和汉克尔图块磁性纳米粉末。实验和理论之间的一致性提供了证据，以确认我们的研究结果的有效性。
2021-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
The interaction of hybrid nanoparticles inserted within surfactant bilayers
我们确定通过小角X-射线散射的结构因子的疏水颗粒插入层状表面活性剂相为各种颗粒浓度。然后通过数值求解Ornstein-Zernicke方程来分析数据，同时考虑到内部和层间相互作用。我们发现，在同一层内的粒子相互排斥，相互作用势（作为独立的浓度）有一个接触值为2.2 k $_{\text{B}}$ T和一个范围约为10 Ω。如果允许振幅随浓度增加而减小，则对于类似范围，稀释极限中的接触值约为5 k $_{\text{B}}$ T。
2015-04-06 cond-mat.soft
Pulmonary surfactant inhibition of nanoparticle uptake by alveolar epithelial cells
肺表面活性剂形成亚微米厚的流体层，其覆盖肺泡腔的表面，因此吸入的纳米颗粒在与上皮细胞发生任何相互作用之前与表面活性剂接触。我们研究的作用，表面活性剂作为一种保护性的物理屏障，通过建模的相互作用，使用二氧化硅-Curosurf-肺泡上皮细胞系统在体外。电子显微镜显示，囊泡被保存在纳米粒子的存在下，而纳米粒子-脂质相互作用导致混合聚集体的形成。荧光显微镜显示，表面活性剂减少了两个数量级的肺泡上皮细胞，A549和NCI-H441模型中的纳米颗粒的吸收，无论是浸在玻璃或空气-液体界面培养transwell。共聚焦显微镜证实的结果，显示纳米粒子脂质共定位与细胞相互作用。因此，我们的工作支持肺表面活性物质对吸入纳米颗粒起保护作用的想法。因此，在预测评估纳米颗粒毒性或药物纳米载体摄取时应考虑表面活性剂的影响。在这项工作中提出的模型的基础上，可用于工程纳米粒子的临床前测试。
2020-10-20 cond-mat.soft physics.bio-ph
Nanoparticle-lipid interaction: Job scattering plots to differentiate vesicle aggregation from supported lipid bilayer formation
纳米材料对肺液或活细胞质膜的影响促使研究人员研究纳米颗粒和脂质囊泡之间的相互作用。最近的研究表明，纳米颗粒-脂质相互作用导致了广泛的结构，包括支持的脂质双层（SLB），颗粒吸附在表面或内化囊泡内，和混合的聚集体。今天，需要有简单的协议，可以容易地评估从颗粒和囊泡获得的结构的性质。在这里，我们应用连续变化的方法来测量工作散射图，并提供在各种情况下的散射强度的解析表达式。从建模和实验测量之间的比较出现的结果是，静电在协会中起着关键作用，但它是不足以诱导形成支持的脂质双层。
2018-09-21 cond-mat.soft physics.bio-ph
Membrane tubulation by elongated and patchy nanoparticles
随着纳米技术的发展，人们对纳米粒子与生物膜的相互作用越来越感兴趣。如果纳米颗粒和膜之间的粘附相互作用补偿了膜弯曲的成本，则纳米颗粒自发地被生物膜包裹。在过去的几年中，在实验和模拟中已经观察到了球形纳米颗粒在膜小管中的合作包裹。对于球形纳米颗粒，颗粒填充的膜小管的稳定性强烈地依赖于粘附性颗粒-膜相互作用的范围。在这篇文章中，我们通过建模和能量最小化表明，细长和片状的颗粒包裹在膜小管，是高度稳定的所有范围内的颗粒-膜相互作用，相比单独包装的颗粒合作。因此，膜小管中细长或片状颗粒的线性链的协同包裹可以提供诱导膜小管形成或将这些颗粒储存在膜中的有效途径。
2016-09-15 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
The role of surface charge in the interaction of nanoparticles with model pulmonary surfactants
吸入的纳米颗粒通过气道能够到达肺部的呼吸区。在这种情况下，进入的颗粒首先与肺泡上皮细胞衬里的液体（肺表面活性剂）接触。肺表面活性物质由脂质和蛋白质组成，它们组装成大的囊泡结构。与肺表面活性剂的生物化学相互作用的性质的问题是理解纳米颗粒如何穿过空气-血液屏障的核心。在这里，我们探讨了在受控条件下，100纳米以下的颗粒和表面活性剂替代品的相行为。三种类型的表面活性剂模拟物，包括外源性替代品Curosurf，一种用于患有呼吸窘迫综合征的婴儿的药物，与氧化铝（Al 2 O3），二氧化硅（SiO2）和聚合物（乳胶）纳米颗粒一起进行测试。本文的主要结果是观察到库仑引力诱导的纳米粒子-囊泡自发聚集。表面电荷的作用已明确确定。我们还评估了最近预测的支持脂质双层形成，并发现在研究的情况下，这些结构不会发生。关于聚集体的内部结构，荧光显微镜证实囊泡和颗粒在纳米到微米尺度上相互混合。由于颗粒充当囊泡之间的粘附物，预计肺泡空间中吸入纳米材料的存在可能会显著改变肺表面活性剂的界面和体积性质，并干扰肺生理学。
2018-07-02 cond-mat.soft
Binding Energies of Charged Metal Nanoparticle Configurations
金属球之间的静电相互作用是化学中许多纳米材料组装的重要组成部分。在这里，我们推导出一种方法来计算任意配置的金属球的能量和极化的任意多极阶。这有助于深入了解带电金属颗粒的优选配置，并证明静电相互作用对配置几何形状的敏感性。
2010-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Colloidal stabilization via nanoparticle haloing
我们提出了一个详细的数值研究微米级的二氧化硅球，诱导高度带电的氧化锆纳米粒子之间的有效相互作用。它表明，有效的相互作用是一致的，最近发现的机制胶体稳定。根据实验观察，小的纳米颗粒浓度引起有效的排斥，抵消胶体之间的固有范德华吸引力，从而稳定悬浮液。在较高的纳米粒子浓度的吸引力的潜力被恢复，导致在重入凝胶化。这种高度尺寸不对称的混合物的蒙特卡罗模拟是通过几何簇蒙特卡罗算法。从Ornstein-Zernike方程与超网链封闭的结果进行了比较。
2005-08-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Like-Charge Attraction between Metal Nanoparticles in a 1:1 Electrolyte Solution
我们计算了在稀的1：1电解质溶液中两个电荷为Q1和Q2的球形金属纳米颗粒之间的力。通过数值求解非线性Poisson-Boltzmann方程，我们发现具有相同电荷符号的金属纳米颗粒可以相互吸引。这是从根本上不同的是什么被发现的电荷相同，非极化，胶体粒子，两个身体的相互作用势总是排斥内稀释1：1电解质。此外，球形金属纳米颗粒之间存在类似电荷的吸引力甚至更令人惊讶，因为这种吸引力在平行金属板之间是不可能的，这表明曲率的根本重要性。为了克服完全非线性泊松-玻尔兹曼方程的数值解收敛缓慢，我们开发了一种改进的Derjaguin近似，使我们能够准确和快速地计算两个金属纳米颗粒之间，或金属纳米颗粒和磷脂膜之间的相互作用势。
2019-07-01 cond-mat.soft
Deformation and tribology of multi-walled hollow nanoparticles
由二硫化钨（WS $_2$）制成的多壁中空纳米颗粒作为液体润滑剂的添加剂由于将低剪切强度材料有效地转移到滑动表面上而显示出优异的摩擦学性能。使用的缩放方法的基础上连续弹性理论的外壳和成对的范德瓦尔斯相互作用的总和，我们表明，范德瓦尔斯相互作用引起强烈的附着力的基板，有利于释放脱层到表面上。对于大而薄的纳米颗粒，范德华粘附可导致相当大的变形和随后的分层。对于厚WS $_2$纳米颗粒，由于范德华相互作用引起的变形仍然很小，并且分层的主要机制是压力，其实际上导致超过临界值的塌陷。我们还讨论了剪切流动对变形和滚动的影响。
2000-05-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Characterization of the Soluble Nanoparticles Formed through Coulombic Interaction of Bovine Serum Albumin with Anionic Graft Copolymers at Low pH
两种阴离子接枝共聚物与牛血清白蛋白混合物的静态光散射研究（丙烯酸钠-co-2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸钠）接枝聚（N，N-二甲基丙烯酰胺），在聚（N，N-二甲基丙烯酰胺）（PDMAM）侧链，揭示了在pH低于4.9时形成带相反电荷的复合物，BSA的等电点。对在pH = 3.00下形成的核-冠纳米颗粒进行了表征。通过SLS测定了它们的分子量和回转半径，而通过动态光散射测定了它们的流体动力学半径。使用小角中子散射测量来确定不溶性络合物的半径，所述不溶性络合物包括颗粒的核心。结果表明，中性PDMAM侧链上接枝共聚物的含量越高，纳米粒子的尺寸和聚集数越小。如果要使用胃肠道，这样的颗粒应该是令人感兴趣的药物递送候选物。
2007-05-25 cond-mat.soft
Influence of Water Vapor on the Interaction Between Dodecane Thiol Ligated Au Nanoparticles
众所周知，钝化纳米颗粒之间的相互作用可以通过将它们完全浸入所选溶剂（例如水）中来调节。在分子水平上仍然不清楚的是，在溶剂蒸气存在的情况下，纳米颗粒的相互作用如何改变，其中没有实现完全浸没。本文采用全原子分子动力学模拟方法研究了十二烷硫醇配位金纳米粒子（AuNPs）在水蒸气中平均力对势的变化.在水的平衡蒸气压为25 \degree C的情况下，水分子以100-2000个分子的移动簇的形式非常快速地冷凝到AuNP的表面上，所述移动簇最终聚结成几个大簇。当两个金纳米颗粒之间的距离减小时，水簇桥接它们提供了一种粘附力，该粘附力增加了深度并改变了平均力的对势的形状。该形状的变化包括接近最小值的减小的曲率，这与实验数据一致，该实验数据显示循环暴露于水蒸气及其去除可逆地减小和增加这些AuNP的自由悬浮的自组装单层的杨氏模量。
2021-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Limiting the valence: advancements and new perspectives on patchy colloids, soft functionalized nanoparticles and biomolecules
有限的键价，通常伴随着明确的方向相互作用和选择性键合机制，现在被认为是创造具有定制特性的复杂结构的关键成分之一：尽管各向同性相互作用单元已经保证了对各种功能材料的访问，但各向异性相互作用可以提供额外的指令来引导特定架构的组装。有效相互作用的各向异性产生了丰富的自组装结构，无论是在适当合成的纳米和微米尺寸的构建块的领域和在自然界中，其中相互作用的各向同性通常是复杂现实的零阶描述。在这篇综述中，我们跨越了广泛的系统，其特点是有限的键价，从新一代的补丁胶体聚合物为基础的功能化纳米粒子，DNA为基础的系统和蛋白质，并描述了如何的相互作用模式的单个构建块可以设计定制的目标最终结构的属性。
2017-05-11 cond-mat.soft
Structure of interacting aggregates of silica nanoparticles in a polymer matrix: Small-angle scattering and Reverse Monte-Carlo simulations
通过胶体纳米颗粒增强弹性体是一个重要的应用，其中需要了解微观结构-并且如果可能的话控制-如果希望调节宏观机械性能。这里的三维结构的大聚集体的纳米二氧化硅颗粒嵌入软聚合物基体是由小角中子散射。实验上，拥挤的环境导致强增强诱导聚集体之间的强相互作用，这在散射中产生突出的相互作用峰。我们建议通过在一个经典的胶体结构因子描述聚集体相互作用和聚集体形状因子确定的反向蒙特卡罗技术的分解的装置来分析总信号。这一结果为弹性体中聚集体的形状及其复杂的相互作用提供了新的见解。为了比较，分形模型的聚集体散射也进行了讨论。
2007-05-22 cond-mat.soft
Dynamic Colloidal Stabilization by Nanoparticle Halos
我们探索的条件下，胶体可以通过添加更小的颗粒稳定。当添加的颗粒以软相互作用相互排斥时，胶体之间发生最大的排斥屏障，导致在胶体表面附近积聚。在较低的密度下，这些层的移动颗粒（纳米颗粒晕）导致稳定，但当加入太多时，相互作用再次变得有吸引力。我们系统地研究这些影响-积累排斥，重入吸引力，和桥接-准确的积分方程技术。
2004-11-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Au Nanoparticles in Lipid Bilayers: a Comparison between Atomistic and Coarse Grained Models
带电的，配体保护的金属纳米粒子和模型脂质膜之间的相互作用的计算研究最近已解决在原子和粗粒度的水平。在这里，我们比较了三个版本的粗粒度马提尼力场在描述纳米粒子膜相互作用的性能。这三个粗粒度的模型在处理长程静电相互作用和水的极化率方面有所不同。NP-膜相互作用包括从亚稳态NP-膜复合物（其中NP仅部分嵌入膜中）到NP锚定到两个膜小叶的构型的转变。所有这三个粗粒度的模型提供了一个描述的亚稳态NP-膜复合物是一致的，使用原子力场。对于锚定跃迁，极化水Martini正确地描述了跃迁的分子机制和能量学。相反，标准版本的Martini模型低估了锚定的自由能势垒，并且没有完全捕获过渡过程中涉及的膜变形。
2017-03-01 cond-mat.soft physics.bio-ph
Nanoparticle-Protein Interaction: Demystifying the Correlation Between Protein Corona and Aggregation Phenomena
蛋白质冠形成和纳米颗粒聚集在过去几年中已经被大量讨论，因为缺乏这两种组合效应的精细映射阻碍了靶向递送的演变和个性化纳米医学的发展。我们提出了一种多技术的方法，结合动态光和小角X射线散射技术与低温透射电子显微镜在一个给定的方式，有效地区分蛋白质冠从聚集体的形成。使用25 nm模型二氧化硅纳米颗粒与模型蛋白质或生物相关蛋白质组（如胎牛血清和人血浆）在低和高离子强度的缓冲液中孵育以精确调节颗粒与蛋白质的相互作用来测试该方法。在这项工作中，我们能够区分蛋白质冠，小聚集体的形成，和大量的聚集，以及可靠和直接获得的分形信息的聚集体。这里提出的策略可以扩展到其他颗粒-蛋白质混合物，并且可以用作进行生物学测试的样品的质量控制平台。
2022-05-07 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
