Computation of the Hydrodynamic Radius of Charged Nanoparticles from Non-equilibrium Molecular Dynamics
我们使用非平衡分子动力学来模拟水分子在原子尺度上围绕带电纳米颗粒的流动。这些非平衡模拟使我们能够计算纳米颗粒的摩擦系数，然后推导出其流体动力学半径。我们已经比较了两种不同的策略来恒温模拟箱，因为流场的低对称性使得温度的控制不平凡。我们表明，这两个导致系统的温度得到充分的控制。为了推导出纳米颗粒的流体动力学半径，我们采用了部分恒温器，它利用了流场的圆柱对称性。因此，只有远离纳米颗粒的模拟箱的一部分被恒温。我们已经通过使用Hasimoto（J. Fluid. Mech. { \bf 1959}，{ \it 5}，317-328）中关于球体的周期性立方阵列中的摩擦力。我们集中在聚氧乙烯酸盐离子的情况下，这是无机带电纳米粒子。看来，对于给定的纳米粒子结构在原子水平上，流体动力学半径显着增加与纳米粒子的电荷，一种现象，迄今尚未被量化使用分子动力学。添加的盐的存在仅略微改变流体动力学半径。
2018-05-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Nanoparticle Taylor dispersion near charged surfaces with an open boundary
剪切流中微观颗粒的弥散扩散受平流和热运动的共同影响。在纳米尺度上，这些粒子与其限制边界之间的相互作用变得不可避免。我们解决的作用，静电排斥和吸收的空间分布和分散的带电纳米粒子在近表面的剪切流，观察下倏逝照明。通过改变电解质浓度来调节颗粒与较低带电表面之间的静电排斥。离开视野的粒子可以从进一步的分析中忽略，使得实验系综等效于具有吸收的泰勒色散。这两种成分改变了颗粒分布，在这里研究的纳米尺度上强烈偏离吉布斯-玻尔兹曼分布。总体效果是限制了粒子可获得的空间，导致与非相互作用情况相比，扩散动力学显著减少了十倍。
2023-01-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Optically induced electrostriction modes in a nanoparticle of a uniformly charged electret
在均匀带电弹性球的连续介质模型中，研究了离子掺杂聚合物弹性绝缘体纳米粒子（通常称为驻极体）的电磁响应。得到了弹性体应力和介质应力驱动的光致剪切球振荡和扭转剪切振荡频率的解析表达式。特别注意的是弛豫介电模式的电致伸缩响应和它的稳定性在最低的四极模式。简要讨论了驻极体超细颗粒作为生物标记物的实际用途，该标记物能够聚集均匀分散在弹性基质的球形体积上的可能带电的内含物。
2009-02-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Reluctance of a neutral nanoparticle to enter a charged pore
我们考虑了中性（不带电）纳米粒子通过具有恒定表面电荷密度的薄膜中的孔的易位。如果伴随的德拜屏蔽层足够薄，则颗粒在通过孔的途中所经受的合力可以忽略不计。但是当德拜长度变得与孔直径相当时，颗粒在接近和进入孔时遇到相当显著的势垒，并且在离开孔时对称地遇到势垒。主要原因是当粒子侵入德拜屏蔽层的反离子云时，作用在粒子上的压力增加。在粒子的极化率与周围流体的极化率不同（通常更小）的情况下，对势垒的第二个小得多的贡献是由于自能效应。我们的数值处理的问题是补充足够长的圆柱形颗粒和孔隙，同意非常好的数值分析近似。
2014-01-08 cond-mat.soft physics.bio-ph
Tuning the Stabilization Mechanism of Nanoparticle-Regulated Complex Fluids
在纳米粒子晕圈中，已发现带电纳米粒子通过在中性胶体周围形成非吸附层来增强胶体悬浮液的稳定性，所述非吸附层在中性胶体之间引起静电排斥。然而，有一些争论，纳米粒子可能直接沉积到胶体表面上，稳定机制依赖于纳米粒子吸附。在这项研究中，我们已经发现，这两种机制控制胶体悬浮液的稳定性在整个连续增加纳米粒子浓度。AFM力测量表明，高度带电的氧化锆纳米粒子之间建立了一个静电斥力可忽略充电二氧化硅表面，防止它们聚集。后续的吸附测量和力建模表明，预计在10-5至10-3的体积分数下，纳米颗粒的吸附量较小，但随着纳米颗粒体积分数超过10-3，纳米颗粒吸附量急剧增加。基于这些结果，我们提出，纳米粒子调节稳定的基本机制是纳米粒子晕在低浓度的纳米粒子的过渡到吸附在较高的浓度。因此，在发生转变的纳米颗粒体积分数为约10-3时，稳定化可以受到纳米颗粒晕圈和吸附的影响。
2019-12-17 cond-mat.soft
Experimental Study of Thermodiffusion and Thermoelectricity in Charged Colloids
实验研究了磁赤铁矿纳米粒子在二甲基亚砜中离子稳定悬浮液的Seebeck系数和Soret系数随纳米粒子体积分数的变化规律。在存在温度梯度的情况下，带电的胶体纳米颗粒经历由于它们与溶剂分子的相互作用而引起的热漂移和与内部热电场成比例的电力。通过强迫瑞利散射观察到纳米颗粒的热扩散，而热电场通过在热电池中的电压测量来获得。这两种技术都提供了高达75 meV/K的纳米粒子转移熵的独立估计。这种性质可用于改善液体热电池中的热电系数。
2015-03-30 cond-mat.soft
Coarse-grained molecular dynamics simulation for uptake of nanoparticles into a charged lipid vesicle dominated by electrostatic interactions
我们使用粗粒度的分子动力学模拟来研究中性或带电纳米颗粒（NPs）和由中性和带负电荷的脂质组成的囊泡之间的相互作用。我们专注于亲水性和疏水性的吸引力和静电相互作用的脂质分子和NP之间的相互作用强度。当疏水相互作用足够强时，中性NP穿过脂质膜。随着带正电荷的NP的化合价增加，与中性NP相比，NP的膜渗透速度增加，并且带电荷的脂质在带电荷的NP周围积累。一个带电荷的高价NP通过一个由带电荷的脂质或转运样内吞作用形成的瞬时通道穿过脂质膜。通过对渗透过程的密度关联函数分析，可以对渗透过程进行分类。当非静电相互作用参数足够大时，带负电荷的NP可以吸附在膜上，并且在NP正下方形成中性富脂区域。NP在各种条件下自发地掺入囊泡中，并且该掺入由膜曲率介导。我们揭示了NP的行为取决于NP价，大小和非静电相互作用参数。
2019-07-24 cond-mat.soft
Forces between functionalized silica nanoparticles in solution
为了防止纳米颗粒在溶液中的絮凝和相分离，纳米颗粒通常用短链表面活性剂官能化。在这里，我们提出了全原子分子动力学模拟，其特征在于这些功能涂层如何影响纳米粒子之间的相互作用，并与周围的溶剂。对于5 nm直径的二氧化硅纳米粒子涂有聚（环氧乙烷）（PEO）的低聚物在水中，我们确定了两个接近的纳米粒子移动通过溶剂和一个单一的纳米粒子，因为它接近一个平面表面上的流体动力学阻力。在大多数情况下，超尺度流体理论准确地预测了这些纳米尺度颗粒上的阻力。良好的协议被视为与布伦纳的壁分离大于软纳米粒子半径的分析解决方案。对于两个接近的涂层纳米粒子，溶剂介导的（速度无关）和润滑（速度依赖）的力量是纯粹的排斥，并没有表现出力的振荡，是典型的未涂覆的刚性球体。
2009-04-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Untangling superposed double layer and structural forces across confined nanoparticle suspensions
受限复杂流体中的力的描述仍然存在许多挑战，这是由于不同贡献的可能重叠。在这里，试图解开整个纳米粒子悬浮液的带电表面之间的相互作用。使用胶体探针原子力显微镜测量相互作用力。实验力剖面被认为是双层和结构力的叠加。为了独立地描述双电层力的衰减，悬浮液的离子强度通过电解电导率测量来确定。采用Jelvis近似来定义流体对屏蔽表面势的影响。在那里，纳米颗粒被认为均匀地分布在流体中，并且仅通过颗粒抗衡离子和添加的盐进行筛选。由于纳米颗粒在两个表面接近时逐层排出，结构力遵循阻尼振荡轮廓。振荡结构力的描述是扩展的耗尽层旁边的限制表面，没有纳米粒子存在。耗尽层的厚度与带电纳米颗粒从带相同电荷的表面的静电排斥有关。结果表明，总的力分布是相互独立的力的叠加，没有任何相互影响。使用这个相当简单的模型描述了完整的实验确定的相互作用力的轮廓非常好，从表面分离的几百纳米到表面几乎接触。
2021-01-05 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
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
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
Coating thickness and coverage effects on the forces between silica nanoparticles in water
利用分子动力学模拟研究了包覆二氧化硅纳米粒子在水中的结构和相互作用。对于5 nm直径的无定形二氧化硅纳米粒子，我们研究了不同的链长和接枝密度的聚氧化乙烯（PEO）的纳米粒子涂层的形状和纳米粒子-纳米粒子的有效力的影响。对于长度为$n=6$和$n=20$重复单元的短配体，涂层是径向对称的，而对于较长的链（$n=100$），涂层是高度各向异性的。这种各向异性似乎主要是由链长，覆盖发挥次要作用。对于所考虑的最大链长，强烈的各向异性形状使得拟合到简单的径向力模型是不可能的。对于较短的配体，其中涂层是各向同性的，我们发现纳米颗粒对之间的力是纯排斥的，并且可以拟合为$(R/2r_\text{core}-1)^{-b}$的形式，其中$R$是纳米颗粒中心之间的间隔，$r_\text{core}$是二氧化硅核心的半径，并且$b$被测量为在2.3和4.1之间。
2014-05-20 cond-mat.soft
Unified Symmetry Breaking in Confined Electrolytes: Charge, Chemical Potential, and the Nonlinear Capacitance of Hollow Nanoparticles
Instituto de Energías Renovables, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学可再生能源研究所）
研究电解质填充空心带电纳米颗粒的非线性静电响应，探讨电荷、化学势与非线性电容的关系。
2025-06-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Hysteresis, force oscillations and non-equilibrium effects in the adhesion of spherical nanoparticles to atomically smooth surfaces
分子动力学模拟用于研究滞后效应和纳米尺寸的流体填充通道的壁上的颗粒吸附的平衡和非平衡方面之间的区别。粒子上的力和系统的亥姆霍兹自由能被发现依赖于粒子的历史，以及其径向位置和流体的润湿性，即使当粒子的运动发生在时间尺度上远远长于自发吸附时间。滞后与颗粒和壁之间的间隙中的流体密度的变化有关，并且这些结构重排持续令人惊讶的长时间。当结构化纳米颗粒的晶格与管壁的晶格保持对齐时，力和自由能随距离表现出大的振荡，但如果允许颗粒自由旋转则不会。被吸附的颗粒在平衡时被捕获在自由能最小值中，但是如果颗粒被迫沿着通道，则所产生的粘滑运动改变流体结构并允许颗粒解吸。
2005-02-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The effect of surface geometry on collisions between nanoparticles
在这个分子动力学研究中，我们研究了两个近似球形的纳米粒子在真空中碰撞的法向碰撞力的局部表面几何效应。考虑了半径R < 10 nm的纳米颗粒的三种类型的表面几何形状，小平面，尖锐的晶体边缘和非晶表面，并将冲击力与由Hertz（1881）导出的与D成比例的非线性接触力FN（n = 3/2）描述的宏观对应物进行了比较，其中D是由弹性压缩引起的重叠。我们研究了表面几何形状依赖的冲击力。对于小面-小面冲击，由于大的小面表面，相互接触表面积不会扩大，这又导致非赫兹冲击力，n < 3/2。在边缘接触和非晶表面接触中恢复了类似赫兹的接触力，n = 1.5，从而允许相互接触表面积的扩大。结果表明，无定形纳米颗粒或具有尖锐边缘的纳米颗粒的碰撞可能维持源自非线性接触力的动力学现象，例如呼吸子和孤立波。
2016-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Controlling electrostatic co-assembly using ion-containing copolymers : from surfactants to nanoparticles
在这篇综述中，我们解决了带电中性的二嵌段共聚物和带相反电荷的纳米胶体之间的静电络合的问题。我们发现，纳米胶体，如表面活性剂胶束和氧化铁磁性纳米粒子共享类似的性能时，与带电中性二嵌段混合。在临界电荷比以上，在直接混合条件下自发地形成核-壳分级结构。核壳结构的小角散射技术和透射电子显微镜的组合进行了鉴定。多能级物体的形成是由相反电荷之间的静电吸引和凝聚的反离子的释放驱动的。还描述了受分子生物学启发的替代混合过程。这里应用的方案包括筛选混合分散体的静电相互作用，然后例如通过透析逐渐除去盐。通过这些技术，带相反电荷的物质在它们可以相互作用之前被紧密混合，并且它们的缔合通过双稳态动力学来监测。其结果是，球形和棒状聚集体具有显着的超顺磁性和稳定性的性能。这些研究结果进行了讨论，在一个新的范例，处理的可能性，使用无机纳米粒子作为积木的设计和制造具有增强功能的supracolloidal组件。
2011-01-30 cond-mat.soft
Asymmetric Nanoparticle May Go Active at Room Temperature
使用分子动力学模拟，我们表明，在稀溶液中的非对称形状的纳米粒子具有自发弯曲的轨迹在有限的时间间隔内，而不是通常预期的随机行走。这种出乎意料的动力学行为与活性物质，如游动的细菌、细胞或甚至鱼的动力学行为相似，但具有不同的物理起源。弯曲轨迹的关键在于非零合力，该合力源自于在其取向调节期间周围溶剂分子作用于成形纳米颗粒的碰撞力的不平衡。理论公式的基础上的微观观察已经推导出描述这种非零力和由此产生的纳米粒子的运动。
2016-10-12 cond-mat.soft
Use of Superparamagnetic Nanoparticle/Block Copolymer Electrostatic Complexes as Contrast Agents in Magnetic Resonance Imaging
在过去的几年里，我们研究了纳米胶体和带相反电荷的聚合物之间的络合作用。研究的纳米胶体是离子表面活性剂胶束和无机氧化物纳米颗粒。对于聚合物，我们使用均聚电解质和嵌段共聚物与线性和梳状结构。通常，带相反电荷的物质之间的吸引相互作用很强，因此，简单混合含有分散组分的溶液会产生沉淀或相分离。我们已经开发出控制静电驱动吸引力和保持混合溶液稳定性的方法。通过这些方法，我们设计了新的核-壳纳米结构，例如用聚合物和氧化铁超顺磁性纳米颗粒获得的那些。在本报告中，我们表明，静电络合可用于定制新的功能化纳米粒子，我们提供的例子相关的生物医学应用领域的造影剂的磁共振成像。
2007-01-26 cond-mat.soft
Depletion-Induced Forces and Crowding in Polymer-Nanoparticle Mixtures: Role of Polymer Shape Fluctuations and Penetrability
耗尽力和大分子拥挤控制着生物细胞中生物聚合物的结构和功能以及聚合物纳米复合材料的性能。为了隔离和分析聚合物的形状波动和穿透性对耗尽引起的相互作用和拥挤的纳米粒子的影响，我们建模聚合物作为有效的可穿透的椭球体，其形状波动根据一个理想的随机游走的回转张量的特征值的概率分布。在这个模型中，我们应用蒙特卡罗模拟方法来计算耗尽诱导的平均力之间的潜力硬纳米球和拥挤诱导的形状分布的聚合物在蛋白质的限制，其中聚合物线圈可以很容易地被较小的纳米球穿透。通过比较从椭球和球形聚合物模型的预测聚合物场论和自由体积理论的模拟耗尽电位，我们表明，聚合物耗尽诱导的相互作用和拥挤敏感地依赖于聚合物的形状和渗透性，与体热力学相行为的重要影响。
2015-12-31 cond-mat.soft
Contact theorems for electrolyte-filled hollow charged nanoparticles: Non-linear osmotic pressure in confined electrolytes
本文基于空腔纳米壳接触定理分析平面、圆柱和球形带电中空纳米粒子内的受限电解质渗透压，揭示非线性极大值及 CCR、CO 现象。
2025-04-07 cond-mat.soft
Tuning friction at material-nanoparticle-liquid interfaces with an external electric field
首次报道了使用电泳力来调节具有静态或低频（0.6-50 mHz）电场的材料-纳米颗粒-液体界面处的摩擦。外部电场被用来重新定位带负电荷的TiO 2或带正电荷的Al 2 O 3纳米粒子悬浮在水中的方向垂直于一个平面铂表面的石英晶体微量天平，然后被用来监测摩擦剪切力在界面处。已经证明了TiO 2和Al 2 O3悬浮液的摩擦的主动电可调控制。对于TiO 2悬浮液，摩擦剪切力的显着下降，没有观察到的Al 2 O 3，可能归因于分子薄间隙水层的存在下，在TiO 2颗粒和基板之间的区域。通过改变外部电场的频率，还研究了与纳米颗粒在垂直于表面的方向上的运动相关的时间尺度，并确定其与玻璃状或聚合物材料的时间尺度相似。总的来说，研究表明，由电场主动驱动的纳米颗粒可以作为“无摩擦”原子力探针，能够在光学和微机械探针无法到达的几何形状中“轻敲模式”探索界面性质和纳米级相互作用。
2019-01-29 cond-mat.soft
Atomistic modelling of frictional anisotropy of palladium nanoparticles on graphene
这篇文章是我们以前研究的金属纳米颗粒在石墨烯衬底表面的摩擦各向异性的其他温度条件下的延续。采用经典的分子动力学模型研究了钯纳米颗粒在石墨烯片上沿不同横向的摩擦力。研究了由10000个原子组成的纳米粒子在石墨烯表面高速滑动时的各向异性。纳米颗粒接触表面的不可通约性和短程有序性以及石墨烯变形的影响导致摩擦力没有明显的角度依赖性。
2021-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Real-time nanoparticle characterization through opto-fluidic force induction
我们提出并证明了一种新的方案，用于光学纳米颗粒表征，光流体力感应（OF2i），实现了实时光学计数与单颗粒的灵敏度，高通量，和粒径范围从几十纳米到几个$μ$ m。待分析的颗粒沿着弱聚焦激光涡旋束流过微流体通道，这在横向方向上实现了颗粒的2D捕获，并且由于纵向方向上的光学力而实现了尺寸依赖的速度变化。在监测每个单独跟踪的颗粒的轨迹和速度变化后，我们获得了关于基于数量的颗粒尺寸分布的详细信息。基于麦克斯韦方程组和米氏理论的无参数模型提供了非常好的协议与实验结果的标准化颗粒的球形形状。我们的研究结果证明，OF2i可以为许多制药和技术应用以及医疗诊断提供灵活的工作台。
2022-06-28 cond-mat.soft physics.optics
Ferrimagnetic organelles in multicellular organisms
本文利用原子力显微镜和磁力显微镜的方法研究了生物磁性纳米粒子在动物毛细血管壁和植物、真菌导电组织壁中的分布。生物磁性纳米颗粒是多细胞生物体运输系统的一部分。在这方面，生物磁性纳米颗粒的功能的一个新的想法，文章中讨论了生物磁性纳米颗粒的链代表一个亚铁磁性细胞器的特定用途。
2018-11-16 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.TO
Solute particle near a nanopore: influence of size and surface properties on the solvent-mediated forces
纳米级孔用于各种系统中以吸引纳米颗粒。一般来说，这种行为是两种类型的相互作用的结果：材料特异性亲和力和溶剂介导的影响，也称为耗尽力。后者更通用，但理解起来也更复杂，因为它需要对纳米粒子和溶剂进行建模。在这里，我们采用经典的密度泛函理论，以确定作为其疏水性和其大小的函数的纳米孔附近的纳米粒子上的作用力。一个简单的毛细管模型被构造来预测各种表面性质的耗尽力。对于纳米级孔，复杂性来自于特定的几何形状和疏水孔不一定充满液体的事实。考虑到所有这些影响，包括静电效应，我们建立了一个相图描述的入口和拒绝的纳米粒子从孔。
2018-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Critical adsorption of polyelectrolytes onto charged Janus nanospheres
基于广泛的蒙特卡罗模拟和分析的考虑，我们研究了静电驱动的柔性链吸附到带电Janus纳米球。这些净中性胶体由两个相等但带相反电荷的半球组成。的临界结合条件的Janus粒子的半径和它的表面电荷密度，以及周围的溶液中的盐浓度的函数进行了分析。特别是对于有限长度的双链到Janus纳米颗粒的吸附，我们证明了当Janus颗粒的大小或电解质的筛选长度变化时，临界吸附条件有很大不同。我们比较的尺度律得到的吸附-解吸阈值均匀带电的球形粒子的已知结果，观察显着的差异。我们还对比了Janus纳米颗粒的吸附-脱附转变附近的α链构象和结合能分布的变化，以及简单球形颗粒的变化。最后，我们讨论了实验相关的物理化学系统，我们的模拟结果可能变得重要。特别是，我们观察到类似的趋势与相反的，但异质性带电的蛋白质的复合物。
2014-12-23 cond-mat.soft physics.bio-ph
Non-touching nanoparticle diclusters bound by repulsive and attractive Casimir forces
我们提出了一个方案，用于获得稳定的Casimir悬浮液的介电nontouching物体浸没在流体中，验证在这里的各种几何形状组成的乙醇分离的介电球体和半无限平板。稳定性是由真实介电（单片）材料的色散特性引起的。这种效应的一个后果是稳定的配置（集群）的紧凑的对象，我们说明通过一个“分子”两球双集群几何consiting两个绑定球悬浮在黄金板的可能性。我们的计算还揭示了材料和几何色散之间的强烈相互作用，这是由在平面与球形几何形状中观察到的定性不同的稳定性行为所例示的。
2009-12-11 cond-mat.soft physics.gen-ph quant-ph
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
Mixing order asymmetry in nanoparticle-polymer complexation and precipitation revealed by isothermal titration calorimetry
本研究针对复合凝聚领域既往多聚焦聚电解质等体系的现状，以铈、铁氧化物纳米颗粒与多种带电物种为对象，结合等温滴定量热等技术发现络合分两步进行、熵贡献占优，且次级过程反应焓存在混合顺序不对称性。
2024-10-29 cond-mat.soft
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
Directed transport of suspended ferromagnetic nanoparticles under both gradient and uniform magnetic fields
经受梯度和均匀磁场的悬浮铁磁颗粒经受由场梯度产生的平移力和由场强度产生的旋转扭矩。虽然均匀场对力没有贡献，但它仍然影响这些粒子的平移运动。这是因为平移力取决于粒子磁化的方向，而粒子磁化的方向又取决于场强。为了研究这种影响，一组最小的方程描述耦合的平移和旋转运动的纳米尺寸的铁磁颗粒的介绍和解决在低雷诺数近似。轨迹分析表明，根据纳米粒子的初始位置，存在四种制度的定向运输。的初始位置，对应于不同的动力学制度的间隔被确定，其依赖于均匀磁场的建立，并证明了该领域的直接运输的强烈影响。本文还讨论了均匀磁场控制悬浮铁磁纳米颗粒分离的能力和效率。
2020-05-28 cond-mat.soft
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
Interactions between Polymers and Nanoparticles : Formation of Supermicellar Hybrid Aggregates
当聚电解质-中性嵌段共聚物在溶液中与带相反电荷的物质（例如表面活性剂胶束、大分子、蛋白质等）混合时，形成结合两种组分的稳定的超胶束聚集体。所得胶体复合物表现出核-壳结构，其形成机制是静电自组装。在这方面的贡献，我们报告的结构特性的超胶束聚集体由钇基无机纳米粒子（半径2纳米）和聚电解质中性嵌段共聚物在水溶液中。选择羟基乙酸钇颗粒作为无机胶体的模型系统，并且还用于它们在工业应用中作为陶瓷和光电材料的前体。仔细研究的共聚物是水溶性和不对称的聚丙烯酸钠聚丙烯酰胺二嵌段。利用静态和动态光散射实验，我们证明了表面活性剂胶束和纳米粒子之间的相似性与带相反电荷的聚合物的络合现象。我们还确定了杂化有机-无机复合物的尺寸和聚集数。几个额外的属性进行了讨论，如显着的稳定性的混合骨料和它们的大小对混合条件的依赖。
2004-11-26 cond-mat.soft
Controlled Clustering of Superparamagnetic Nanoparticles using Block Copolymers : Design of New Contrast Agents for Magnetic Resonance Imaging
当聚电解质-中性嵌段共聚物在水溶液中与带相反电荷的物质混合时，发现自发形成稳定的复合物。该机制是基于静电学和相反电荷之间的补偿。静电配合物具有核壳结构。在核中，嵌段和带相反电荷的物质紧密结合并形成致密的凝聚微相。壳由中性链组成，并包围着核。在本文中，我们报告的结构和磁性的这种复合物制成的直径为6.3 nm的超顺磁性纳米粒子（磁赤铁矿γ-Fe 2 O3）和阳离子中性共聚物。研究的共聚物是聚（三甲基铵乙基丙烯酸甲酯硫酸酯）-b-聚（丙烯酰胺），分子量为5000-b-30000 gmol-1和110000-b-30000 gmol-1。通过光散射和低温透射电子显微镜的组合对混合共聚物-纳米颗粒聚集体进行了表征。发现它们的流体动力学直径在70 - 150 nm的范围内，并且它们的聚集数（每个聚集体的纳米颗粒数）在几十到几百之间。此外，磁共振自旋回波测量表明，复合物在磁共振成像中具有比单个纳米颗粒更好的对比度，并且这些复合物可用于生物医学应用。
2005-12-12 cond-mat.mtrl-sci 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
Stable Oxide Nanoparticle Clusters Obtained by Complexation
我们报告的聚电解质中性共聚物和带相反电荷的6纳米晶体纳米粒子之间的静电络合。对于氧化物纳米颗粒的两种不同分散体，静电络合引起在20 - 100 nm范围内形成稳定的纳米颗粒簇。研究发现，在团簇内部，颗粒是通过吸附在其表面的嵌段而粘在一起的。冷冻透射电子显微镜允许可视化的集群和确定的概率分布函数的大小和聚集数。光散射和低温显微镜结果之间的比较表明，存在的聚合物刷周围的集群。
2006-08-08 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
Synchronized motion of gold nanoparticles in an optothermal trap
本研究探讨了CTAC表面活性剂溶液中光热阱内金纳米颗粒的受限行为，发现粒子在微米距离上出现径向受限与同步旋转扩散，揭示了表面活性剂环境促成的新力机制，拓展了光热捕获理解并助力纳米组装。
2025-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.optics
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
Effect of Particle Shape and Charge on Bulk Rheology of Nanoparticle Suspensions
采用分子动力学模拟研究了等质量不同形状纳米颗粒悬浮液的流变性。的平衡结构和施加剪切的响应进行了分析，用于带电和不带电的纳米粒子的显式溶剂中的球，棒，板和千斤顶的悬浮液。对于研究的体积分数，？$ϕ_{vf}=0.075$，不带电的系统都在其各向同性相和粘度是只有弱依赖于形状的球体，杆，板，而千斤顶的粘度是一个数量级大于其他三种形状。电荷的引入增加了所有四种纳米颗粒形状的粘度，其中棒和板的增加最大。颗粒之间排斥电荷的存在降低了可以通过颗粒重定向实现的应力降低的量。
2010-04-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
