Interaction of charged patchy protein models with like-charged polyelectrolyte brushes
采用隐溶剂、显盐Langevin动力学方法，研究了带电斑片状粒子模型（CPPMs）在同电荷致密聚乙烯（PE）刷（每链含50个单体）薄膜上的吸附.我们以前介绍的CPPMs集包括定义明确的一个，两个补丁的球形小球，每个相同的净电荷和（纳米）大小，与单极和多极矩相媲美的小球状蛋白。我们重点研究了静电效应对典型蛋白质在远离等电点处吸附的影响，其中电荷调节不起作用。尽管相同的净电荷的刷和小球，我们观察到大的结合亲和力高达几十的热能，kT，这是通过降低盐浓度和增加的补丁（ES）的电荷增强。我们的分析的距离分辨潜力的平均力连同所有领先的相互作用的贡献的现象学描述表明，吸引力是最强的刷表面，多极驱动，出生（自能），和反离子释放的贡献，占主导地位的单极和空间排斥本地。
2017-01-10 cond-mat.soft
Topological defects of dipole patchy particles on a spherical surface
本研究利用布朗动力学模拟考察球面约束下类偶极补丁粒子的组装，揭示了四个$+1/2$向列缺陷与八个随球径线性增长的晶界疤痕及其位置取向关联。
2020-02-04 cond-mat.soft
Symmetry effects in electrostatic interactions between two arbitrarily charged spherical shells in the Debye-Hückel approximation
不均匀的电荷分布对带电粒子系统中的静电相互作用有重要的影响，但通常很难从理论上加以研究。我们研究静电相互作用的影响，表现出一定的点群对称性的补丁电荷分布。在德拜-休克尔近似下，我们导出了两个可渗透的、任意带电的球壳的静电相互作用能的一般形式，并将其应用于具有二十面体、八面体和四面体不均匀电荷分布的粒子的情况。我们详细分析了电荷分布对称性如何改变相互作用能，发现局部电荷的不均匀性降低了两个整体带电粒子的排斥力，而电荷分布中足够的取向变化可以将最小的相互作用能转化为吸引力。此外，我们表明，较大的补丁，从而较低的对称性和波数的结果在较大的吸引力相同的变化。
2013-01-11 cond-mat.soft
A Design Path for Hierarchical Self-Assembly of Patchy Colloids
片状胶体是定向自组装中有前途的候选材料。为了成功，表面图案需要足够简单以进行合成，同时足够丰富的特征以使胶体自组装成所需的结构。实现这一点对传统的合成方法是一个挑战。最近有人提出，表面图案本身可以进行自组装。在本文中，我们表明，广泛的功能结构可以使用这种方法进行自组装。更一般地说，我们提出了一个分层有针对性的自组装补丁胶体的设计路径。在表面结构的水平上，我们使用预测方法，利用条纹和斑点图案的普遍性，再加上化学计量的限制，使高度特异性和功能性的图案在球形表面上自组装。我们使用一个极简模型的烷醇对金作为模型系统，并证明，即使有限的控制表面成分之间的相互作用，我们可以获得的图案，导致胶体本身自组装成各种复杂的几何结构。我们演示了相同的设计路径的变化如何导致字符串，膜，立方和球形聚集体，以及各种晶体模式的硅自组装。
2014-05-12 cond-mat.soft
Inverse patchy colloids: synthesis, modeling and self-organization
反斑片状胶体是纳米至微米尺度的颗粒，其表面被分成不同的带电区域。这类胶体结合了方向性，选择性结合与相对简单的颗粒设计：由于方向相关的吸引力和排斥力之间的竞争性相互作用-由相同/相反电荷区域之间的相互作用引起-实验上可访问的表面图案足够复杂，有利于稳定感兴趣的特定结构。最重要的是，非均匀带电单元的行为可以通过外部参数（如pH值和盐浓度）进行理想控制。我们提出了一个简洁的审查这类系统，跨越的范围从模型逆斑片状粒子的合成到它们的自组装，覆盖其粗粒度建模和相关的数值/分析处理。
2021-01-20 cond-mat.soft
Controlling curvature of self-assembling surfaces via patchy particle design
本研究针对单组分斑片状颗粒自组装表面曲率调控问题，采用基于自动微分的逆向设计方法，解决长分子动力学轨迹求导的梯度爆炸问题，可稳定设计出对应不同目标曲率半径团簇的斑片图案。
2025-02-21 cond-mat.soft physics.comp-ph
The Effects of Brownian Motion On Particle Interactions with Patchy Surfaces Bearing Nanoscale Features
布朗运动对粒子与非均质收集器相互作用的影响进行了评估，通过添加随机布朗位移的粒子轨迹和比较那些轨迹的地方，布朗运动不包括在内。我们将粘附阈值定义为粘附胶体颗粒所需的收集器上的平均斑块密度和Péclet数，Péclet数量化了胶体，剪切和布朗效应的相对重要性。我们发现，布朗运动有一个可以忽略不计的影响粒子轨迹图案与纳米级的异质性，非均匀分布的收集器内创建本地吸引力和排斥区域。强局部排斥区域中的高能量势垒不能通过布朗运动克服，使得片状收集器上的颗粒沉积由空间变化的DLVO相互作用而不是由布朗运动控制。在模拟中引入布朗运动效应，系统的整体粘附行为保持不受影响，因此，对于通常用于纳米级非均匀收集器上的颗粒轨迹实验的颗粒尺寸，完全忽略布朗运动效应是合理的。
2015-10-22 cond-mat.soft
Generalized inverse patchy colloid model
我们推广的逆补丁胶体模型，最初开发的不均匀带电粒子与两个相同的极性补丁和一个带相反电荷的赤道模型，可以有一个相当丰富的表面图案。基于Debye-Hueckel框架，我们提出了一个粗粒度的有效对相互作用的描述，适用于粒子与任意补丁装饰。我们证明了这种方法的多功能性，将其应用到模型与（一）两个不同的收费和/或大小的补丁，和（二）三个，可能不同的补丁。
2015-05-13 cond-mat.soft
Electrostatic Attraction between Overall Neutral Surfaces
在最近的实验中，两个带有正电荷域和负电荷域的整体中性表面（“补丁”）在浸入离子溶液中时表现出长程吸引力。出于实验的动机，我们计算分析的泊松-玻尔兹曼框架内的表面之间的渗透压，使用表面平均自由能的变分原理。静电势的计算超出了线性德拜-休克尔理论，产生了{ \it整体吸引力}在大的表面间的分离，在很宽的范围内的系统的控制长度尺度。特别是，吸引力更强，并发生在较小的间距较大的尺寸和电荷密度的表面补丁。在这个大的补丁限制，我们发现，吸引-排斥交叉分离成反比的补丁电荷密度的平方和德拜屏蔽长度。
2016-07-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Theoretical and numerical study of the phase diagram of patchy colloids: ordered and disordered patch arrangements
我们报告的理论和数值评估的模型斑片状颗粒的相图。具体来说，我们研究硬球的表面是由一个小数目的相同的网站（“粘点”）通过一个短距离的方井吸引相互作用的装饰。我们从理论上评估，解决Wertheim理论，临界点的位置和气液共存线的几个值的f和比较吉布斯和大正则蒙特卡罗模拟的结果。我们研究了硬球表面上的有序和无序排列的网站，并确认补丁有很强的影响的相图：在温度-密度平面的气液共存区域显着减少，f降低。我们还从理论上计算了比热最大值的位置和渗流线。
2008-02-18 cond-mat.soft
Effective Pair Interaction of Patchy Particles in Critical Fluids
本文研究了两个球形胶体在接近临界分层点时的临界Casimir相互作用。每种胶体的表面都倾向于一种混合物，但任意大小的圆形斑块除外，其中另一种是首选。对于这样的对象，我们计算，在Derjaguin近似下，描述临界Casimir势的标度函数，我们用它来推导作用在两种胶体上的力和力矩的所有分量的标度函数。结果与现有的实验数据进行了比较。此外，推导出势的标度函数与力和力矩的标度函数之间的一般关系。
2020-01-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A simple patchy colloid model for the phase behavior of lysozyme dispersions
本文提出了一个具有异位对相互作用的球形蛋白质的极小模型来描述溶菌酶的平衡相行为。考虑到颗粒之间的排斥屏蔽库仑相互作用，假设净电荷均匀地涂抹在球形蛋白质表面上。我们将有吸引力的表面补丁，补丁之间的相互作用，在不同的领域建模的一个有吸引力的汤川潜力。进入吸引力汤川势部分的参数确定使用的实验访问的气体-液体的临界点上的信息。采用二阶热力学微扰理论计算了液固相的亥姆霍兹自由能。我们对溶解度曲线的预测与实验数据相当一致。此外，我们提出了新的实验数据的气液共存曲线在不同的盐浓度，并比较这些与我们的模型计算。与先前的研究结果一致，我们观察到的强度和范围的吸引力的潜力的一部分，只有弱依赖于盐的含量。
2009-01-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dynamic Surface Tension of Aqueous Solutions of Ionic Surfactants: Role of Electrostatics
用最大气泡压力法研究了阳离子表面活性剂十二烷基三甲基溴化铵在空气-水界面上的吸附动力学。在短时间内，吸附是扩散限制的。在较长的时间，表面张力显示出一个中间平台，并不能再占扩散限制过程。相反，吸附出现动力学控制和减缓吸附障碍。一个泊松-玻尔兹曼理论的静电排斥从表面并不能完全解释所观察到的势垒。表面相变的可能性，预计从拟合的等温线，但尚未观察到的布鲁斯特角显微镜。
2010-11-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Electrostatic interaction between colloids with constant surface potentials at fluid interfaces
本论文研究了两种化学性质相同的胶体之间的静电相互作用，这两种胶体都具有恒定的表面电势，并且在两种不混溶流体的界面处，在颗粒间短距离分离的限制下。使用一个适当的模型系统，该问题的线性Poisson-Boltzmann理论和经典密度泛函理论的框架内解析地解决。静电问题的控制方程是由相应的密度泛函的最小化，这导致德拜-休克尔方程。随后，通过精确计算以及应用广泛使用的叠加近似来求解德拜-休克尔方程，每个方程都提供了系统内部静电势分布的表达式。此外，静电问题的结果被用来计算胶体颗粒之间的表面和线相互作用能量密度。在所有情况下，叠加近似不能正确预测小间距和大间距的相互作用能。此外，表面张力，线张力和界面张力，这都是独立的颗粒间的分离，得到的解析表达式。本论文的研究结果将丰富对流体界面上胶体间静电相互作用的描述。
2019-12-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Influence of solvent polarization and non-uniform ion size on electrostatic properties between charged surfaces in an electrolyte solution
本文利用平均场方法研究了两个带相同或相反电荷的表面在电解质溶液中的静电性质，考虑了溶剂极化和非均匀尺寸效应。应用自由能的形式主义占不平等的离子大小和取向有序的水偶极子，我们推导出耦合和自洽的方程来计算带电表面之间的静电性能。相似电荷表面的静电性质取决于电荷对的大小，而不是共离子的大小。此外，静电势和渗透压之间的类似充电表面被发现是增加与增加counterweight的大小。另一方面，相反电荷的表面之间的对应关系与正离子和负离子的大小有关。对于带相反电荷的表面，具有不相等离子尺寸的电解质的静电势、溶剂分子的数密度和相对介电常数关于带电表面之间的中心线不对称。对于任何一种情况下，溶剂极化的考虑结果在静电势和渗透压的降低相比，没有效果的情况下。
2022-02-10 cond-mat.soft physics.chem-ph
Self-assembly scenarios of patchy colloidal particles
精确设计片状胶体颗粒表面装饰的快速进展为在软物质系统中为更大、更复杂的结构创建建筑实体提供了一种新的、但没有经验的自由。然而，要预测这些粒子在外部参数（如温度或压力）变化下能够经历的各种有序平衡结构是非常困难的。本文证明了，通过两种新的理论工具的结合，确实有可能预测片状胶体粒子的自组装：一方面，基于进化算法思想的可靠而有效的优化工具有助于识别T = 0时期望的有序平衡结构;另一方面，合适的模拟技术允许通过自由能计算来估计有限温度下的相图。有了这些强大的方法，我们能够识别各种各样的新兴的自组装方案的球形胶体装饰四补丁，我们调查和讨论的稳定性的晶体结构上修改在一个可控的方式四面体排列的补丁。
2012-06-13 cond-mat.soft
Colloidal Electrostatic Interactions Near a Conducting Surface
分散在去离子水中的电荷稳定的胶体球应该彼此排斥。相反，人工校正的视频显微镜测量揭示了一个异常的长程电荷吸引力在粒子间对电位时，球被限制在一个层，即使是一个单一的带电玻璃表面。在低离子强度下，这些吸引力可以被静电排斥所掩盖。用导电金层涂覆边界表面抑制了吸引力。这些观察结果表明，一个可能的机制，限制诱导的吸引力。
2006-05-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Strong coupling electrostatics for randomly charged surfaces: Antifragility and effective interactions
我们研究了介导的有效相互作用的强耦合库仑流体介导的电介质表面之间进行淬火，随机单极电荷具有相等的平均值和方差，无论是当库仑流体只由移动的多价反离子，当它由一个不对称的离子混合物含有多价和一价（盐）离子平衡与含水散装水库。我们分析的后果，遵循从表面电荷紊乱，介电和盐的图像效果之间的相互作用，和强的静电耦合，结果从多价抗衡离子的分布，这些离子和有效的相互作用压力，他们之间的表面调解。在一个介电均匀的系统中，我们表明，多价抗衡离子被吸引到一个奇异的，无序引起的潜在的表面上的方法，发散的表面，创建一个奇异的抗衡密度分布与代数发散的表面。这种效应驱使系统进入一种较低的热“无序”状态，这种状态可以用重整化温度来描述，因此表现出显着的反脆弱性。作用在表面上的相互作用压力通常显示出高度非单调的行为，作为表面间分离的函数，在小到中等分离处具有突出的吸引力。这种吸引力是直接由电荷无序和多价抗衡离子的强耦合静电的组合效应引起的，即使相对于平均表面电荷具有较小程度的表面电荷无序，这也可以是相当显著的。强耦合，无序诱导的吸引力通常远强于表面之间的范德华相互作用，特别是在几纳米的范围内的表面间分离。
2014-12-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fluids at an electrostatically active surface: Optimum in interfacial friction and electrohydrodynamic drag
Institut Laue-Langevin（劳厄-朗之万研究所）
研究通过分子模拟揭示了电活性表面处流体与金属间界面摩擦及电液动力学拖拽的耦合机制。
2026-01-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Weak and Strong-Coupling Electrostatic Interactions between Asymmetrically Charged Planar Surfaces
我们用广泛的蒙特卡罗模拟比较了两个不对称带电平板之间反离子介导的静电相互作用的弱耦合和强耦合理论。分析结果在弱耦合和强耦合的限制比较出色的模拟在各自的制度的有效性。该系统显示出令人惊讶的丰富的结构，在表面之间的相互作用，以及在弱耦合和强耦合限制的行为的基本定性差异。
2009-05-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Electrostatic attraction between cationic-anionic assemblies with surface compositional heterogeneities
静电在生物分子组装中起着关键作用。例如，在适当的离子条件下，带Opposite电荷的生物分子可以共组装成功能单元，如DNA和组蛋白蛋白组装成核小体，肌动蛋白结合蛋白复合物组装成细胞骨架组分。这些阳离子-阴离子共组装体通常具有表面电荷不均匀性，这是由静电和堆积约束之间的微妙平衡引起的。尽管它们的重要性，表面电荷异质性在阳离子-阴离子共组装体的组织中的确切作用还没有得到很好的理解。在这里，我们表明，与电荷的异质性的共同组装强烈的相互作用，通过极化的域。我们发现，这导致对称性破缺，这是重要的功能能力，和结构的变化，这是至关重要的组织的联合大会。我们确定的空间和疏水约束和静电相互作用之间的竞争的功能的吸引力的范围和强度。
2006-06-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Electrostatic interactions in the presence of surface charge regulation: exact results
我们研究的问题，电荷调节和它的影响，在一个家庭的一维精确可解模型的可解离的电荷基团之间的静电相互作用沉浸在一价电解质。我们考虑的情况下，这两个电荷调节板，而且对有限大小的电介质“粒子”的相互作用。利用转移矩阵形式，我们能够确定分离压力以及作为分离和电解质浓度的函数的物体的电荷和偶极矩之间的相关性
2014-10-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Ion partitioning effect on the electrostatic interaction between two charged soft surfaces
我们从理论上研究了两个带电表面之间的静电性能与接枝层在电解质水溶液中通过使用泊松-玻尔兹曼方法占离子分配。为了考虑离子分配效应，我们专注于静电性能的变化，由于在介电常数的不同的导电层和电解质水溶液。我们发现，离子分配增强了两个带电的软表面之间的区域的静电势，从而增加了两个带电的软表面之间的静电相互作用。离子分配效应对渗透压的影响不仅随介质层厚度和德拜长度的增加而增强，而且随离子半径的减小而增强。
2022-02-04 cond-mat.soft
Exotic Electrostatics: Unusual Features of Electrostatic Interactions between Macroions
我们提出了一个概述，我们的理解带电的大分子表面介导的移动计数器和coions之间的静电相互作用。弱耦合制度和强耦合制度之间的二分法详细描述和它们的方式产生排斥和吸引力之间的相互作用名义上相等的电荷大离子。我们还介绍了多组分库仑流体的情况下，部分弱，部分强耦合到本地静电场，导致非单调的相互作用，同样带电的宏离子的着装抗衡离子的概念。猝灭的表面电荷无序对反离子介导的静电相互作用的影响进行了分析，在相同的概念框架内，并示出导致意外的和非凡的静电相互作用之间的随机带电表面具有相等的平均表面电荷密度，甚至有效的中性大离子表面。因此，这些最近的发展挑战了流行文化的一些珍贵概念。
2010-08-02 cond-mat.soft
Effects of surface charge and environmental factors on the electrostatic interaction of fiber with virus-like particle: A case of coronavirus
我们提出了一个理论模型来阐明病毒和底物之间的分子间静电相互作用。我们的模型将病毒视为具有表面电荷的均质颗粒，将呼吸器的聚合物纤维视为带电平面。病毒和纤维周围的电势受病毒表面电荷分布的影响。我们使用泊松-玻尔兹曼方程来计算电势。然后，Derjaguin的近似和一个线性叠加的潜在功能扩展到确定的静电力。在这项工作中，我们将此模型应用于冠状病毒或SARS-CoV-2的情况下，数值结果定量地同意先前的模拟。我们发现，纤维的潜在的病毒的表面电荷的影响是重要的，并考虑在相互作用计算，以获得更好的准确性。静电相互作用随着分离距离的增加而显著衰减，并且当添加更多盐时，该曲线变得更陡。虽然相互作用力随着加热而增加，但当环境为酸性时，可以观察到排斥-吸引转变。
2021-10-03 cond-mat.soft physics.chem-ph
Molecular Dynamics simulations and Kelvin Probe Force microscopy to study of cholesterol-induced electrostatic nanodomains in complex lipid mixtures
生物膜和单层内的脂质和蛋白质的分子排列产生复杂的膜形态以及不同的电表面电位、形貌和静电纳米级域的区域。在软物质中探测这些纳米畴是一个具有挑战性的任务，无论是在实验上还是在理论上。本文研究了胆固醇、脂质成分、脂质电荷和脂质相对单层结构和表面电位分布的影响。原子力显微镜（AFM）用于解析拓扑纳米结构，开尔文探针力显微镜（KPFM）用于解析脂质单层中这些纳米结构的表面电势。研究了由二棕榈酰磷脂酰胆碱（DPPC）、1，2-二油酰-sn-甘油-3-磷酸胆碱（DOPC）、1-棕榈酰-2-油酰-sn-甘油-3-磷酸胆碱（POPC）、1，2-二油酰-sn-甘油-3-[磷酸-rac-（3-赖氨酰（1-甘油））]（DOPG）、鞘磷脂和胆固醇组成的模型单层。结果表明，胆固醇改变纳米结构域的形成，影响地形和电表面电位。用原子分子动力学（MD）研究了表面电位差异的分子基础。MD模拟定性匹配的实验结果，与100 mV的液体无序双层（Ld，更少的胆固醇和较低的链序）和液体有序双层（Lo，更多的胆固醇和更高的链序）之间的静电势差。重要的是，Lo和Ld相之间的静电性质的差异表明了一种新的机制，通过这种机制，膜组成与膜功能相结合。
2016-11-24 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
A closed-form theory of charge-regulated electrostatic interactions between anisotropically charged spheres
Department of Theoretical Physics, Jožef Stefan Institute（约瑟夫·斯蒂芬研究所理论物理系）
本研究提出融合电荷调控与斑状特性的闭式理论，推导各向异性带电球体的相互作用能，应用于两种蛋白质时可复现实验数据并预测吸引态条件的扩展。
2026-10-27 cond-mat.soft
Hydrophobicity Scaling of Aqueous Interfaces by an Electrostatic Mapping
了解复杂的异质分子组装体的疏水性对于表征和预测生物分子之间的相互作用至关重要。因此，揭示组装过程的微妙之处取决于对所涉及的相关界面的准确分类，并且已经在开发所谓的“疏水性地图”上花费了大量精力。“在这项工作中，我们介绍了一种新的基于静电的水界面映射，重点是水对附近表面存在的集体长波长静电响应。除了区分异质表面的疏水和亲水区域之外，这种静电映射还可以区分在相反方向上包围附近水域的亲水区域。因此，我们期望这种方法可以用于预测可能的水介导的亲水性相互作用的位置，除了更普遍强调的疏水性相互作用，也可以是非常重要的。
2015-02-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Charge-, salt- and flexoelectricity-driven anchoring effects in nematics
本文研究了双电层和挠曲电性对一般疏水流体表面锚定的影响。在一个简化的模型中，我们证明了一个可调电解质的表面锚定强度如何可以受到表面电荷，体离子浓度和/或flexoelectricity的影响，有效地改变不仅锚定的幅度，而且锚定类型，如从平面倾斜。特别是，我们设想可能的调整锚定强度的盐浓度的制度，其中足够强的静电锚定，控制（屏蔽）表面电荷，可以与非静电锚定。这种效应是由表面电荷、离子和挠曲电引起的电子指向矢和出现的静电势之间的竞争性能量-扭矩耦合驱动的。我们的研究结果提出了一种通过静电效应影响表面锚定的方法，该方法可用于各个方面，包括胶体颗粒在可渗透流体中的自组装，光学和显示图案以及传感。
2021-01-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Brownian Dynamics Simulations of Proteins in the Presence of Surfaces: Long-range Electrostatics and Mean-field Hydrodynamics
大分子在密闭环境中的扩散和吸附的模拟可以为许多生物物理过程提供有价值的机理见解。为了在相关的时间尺度上模拟溶质的原子细节，布朗动力学模拟可以用刚体溶质运动通过连续溶剂的近似来进行。这允许预先计算溶质的相互作用势网格，从而允许力的计算效率。然而，流体动力学和远程静电相互作用不能完全处理与基于网格的方法单独。在这里，我们开发了一个治疗的流体动力学和静电相互作用，包括通过建模基于网格和远程相互作用的表面的存在。我们描述了它的应用程序来模拟的自我关联和多分子吸附的良好特征的蛋白质鸡蛋白溶菌酶云母样和二氧化硅样表面。我们发现，计算模型可以恢复一些实验观测的吸附过程，并提供深入了解其决定因素。计算模型在扩散缔合模拟（SDA）软件包中实现。
2021-03-15 cond-mat.soft physics.bio-ph
Polyelectrolytes Adsorption: Chemical and Electrostatic Interactions
平均场论被用来模拟电子的吸附和带电表面过补偿的可能性。对于也具有化学吸引力的带电表面，在高盐条件下过充电很大，达到裸露表面电荷的20-40%。然而，对于参数的物理值，在热力学平衡中并未获得完全电荷反转。过充电随着盐的加入而增加，但不具有与裸表面电荷的简单缩放形式。我们的研究结果表明，更进化的解释是需要的，以了解多层堆积。对于强聚合物排斥表面，我们推导出简单的标度律的吸附和过充电。我们表明，过度充电的比例与裸露的表面电荷，但其幅度是非常小的表面电荷相比。与有吸引力的表面相反，在这里发现过度充电随着盐的加入而显著降低。在弱排斥表面的中间范围内，添加盐的行为从增加过充电（在低离子强度下）到减少过充电（在高离子强度下）。我们的结果支持所有类型的表面的完整的数值解的平均场方程。
2004-11-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Electrostatic Fluctuations in Soap Films
本文研究了一种描述肥皂膜中静电相互作用的场论，该理论用具有广义热力学表面充电机制的电多层膜来描述。在静电相互作用很弱的极限，这个理论是完全可解的。该理论以一致的方式结合了表面充电机制和对应于范德华力的零频率分量的静电场中的波动。结果表明，这些条款导致卡西米尔吸引力，可以足够大，以解释之间的过渡的共同黑膜的牛顿黑膜。
2002-02-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Electrostatics slows down the breakup of liquid bridges on solid surfaces
本文通过实验研究非导电表面上水-甘油液桥的断裂，发现滑动带电产生的静电力会减缓断裂动力学并驱动卫星液滴自发运动，证明滑动带电在去润湿过程中具有重要作用。
2024-10-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
General theory of charge regulation and surface capacitance
一般化的平均场方法将推导出，将考虑到离子-离子以及离子-表面的非静电效应在平等的基础上，是基于在没有静电相互作用的情况下的体积和表面状态方程。这种方法将被应用到几个模型的特定的离子-表面非静电相互作用的差分电容的计算提供了热力学洞察差分电容的特性。由于表面吸附的离子的包装的考虑将被证明是更相关的，然后对离子的表面附近的散装包装约束，并设置在散装包装约束将成为相关的条件之前。
2018-06-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Electrostatic Disorder-Induced Interactions in Inhomogeneous Dielectrics
我们研究了在介电不均匀性和添加盐的存在下，猝灭的表面电荷无序对两个带电表面之间静电相互作用的影响。我们表明，在线性弱耦合制度（即，通过包括平均场和高斯涨落贡献），镜像电荷效应导致相等平均电荷的两个表面之间的非零无序诱导的相互作用自由能，其可以是排斥的或吸引的，这取决于边界表面上的介电失配和无序电荷分布的确切位置。
2006-01-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Self-assembly of three-dimensional open structures using patchy colloidal particles
开放结构可以显示出许多不寻常的性质，包括负泊松比，负热膨胀和全息弹性，并在工程中有许多有趣的应用。然而，在胶体尺度上自组装开放结构是一个巨大的挑战，其中短程相互作用和低配位数可能使它们机械不稳定。在本文中，我们讨论了使用三块Janus粒子的开放结构的自组装，它有两个大的吸引补丁，可以形成多个键，由一个带与纯硬球排斥分开。这样的表面图案化导致开放结构，其通过取向熵（有序无序效应）稳定，并且通过振动熵选择而不是紧密堆积的结构。对于不同的补丁大小的颗粒可以形成四面体或八面体结构的图案，然后组成开放的晶格，包括烧绿石，六方四叠和钙钛矿晶格。使用分析理论，我们研究这些可能的开放和紧密堆积结构的三块Janus粒子的相图和表征这些结构的机械性能。我们的理论导致合理的设计粒子的三维胶体结构的自组装是可能的，使用目前的实验技术。
2014-03-04 cond-mat.soft
Electrostatic Interactions of Asymmetrically Charged Membranes
我们预测的性质（吸引力或排斥力）和范围（指数屏蔽或长程幂律）的静电相互作用的带相反电荷的平板作为盐浓度和表面电荷密度（其绝对大小不一定相等）的函数。吸引力和排斥力之间的交叉的解析表达式得到的盐浓度的函数。这种情况减少到高盐限制Parsegian和Gingell的相互作用是指数屏蔽和零盐限制的Lau和Pincus，其中重要的长度尺度是板间分离和Gouy-Chapman长度。在低盐和高表面电荷的制度，我们预测-任何比例的表面上的电荷-的吸引力的压力是长程的间距的函数。随着板间距离的减小，吸引压力与反离子浓度的减小有关。我们的理论预测了几个缩放制度与不同的缩放表达式的压力作为盐度和表面电荷密度的函数。的压力预测可以与表面力实验的相反电荷的表面，制备涂层的云母表面与相反电荷的云母。
2007-05-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Continuum theory of electrostatic correlations at charged surfaces
在胶体科学、电动力学和生物学中，扩散电荷现象的标准模型是泊松-玻尔兹曼平均场论，由于静电相关性，该模型在多价离子和大表面电荷密度时失效。在本文中，我们基于Bazant-Storey-Kornyshev（BSK）框架的两个扩展制定了相关电解质的预测连续理论：（i）在带电界面处强制麦克斯韦应力连续性的物理边界条件，其支持稀连续模型电解质的接触定理，以及（ii）相关长度的标度关系，对于在带电平面和圆柱体周围的单组分等离子体，以及屏蔽平面表面的稀z：1电解质。在这些情况下，该理论准确地再现了从弱耦合到强耦合的蒙特卡罗模拟结果，并且对于更复杂的电解质和离子液体模型，扩展是可能的。
2020-02-13 cond-mat.soft
Steric effect of water molecule clusters on electrostatic interaction and electroosmotic transport in aqueous electrolytes: a mean-field approach
我们从理论上研究了水分子团簇的尺寸效应，不仅对水溶液中两个带电表面之间的静电相互作用，而且对纳米流体通道中的电渗传输。应用自由能为基础的平均场的方法占不同大小的离子和水分子团簇，我们推导出一组耦合方程来计算带电表面之间的静电和电渗性能。我们验证了水簇的尺寸越小，纳米流体通道中的电渗传输越强。此外，我们发现，水簇的大小的增加会导致相似或相反电荷的平面表面之间的静电相互作用强度降低。
2022-02-09 cond-mat.soft
Asymmetric electrostatic properties of an electric double layer: a generalized Poisson-Boltzmann approach taking into account non-uniform size effects and water polarization
本文采用广义Poisson-Boltzmann方法，考虑了水偶极子的取向有序性、水分子的排斥体积效应以及电解质溶液中不同大小的正负离子的排斥体积效应，从理论上研究了双电层的静电性质。我们的方法使人们能够预测，水分子，抗衡离子和coions的数密度和电解质溶液的介电常数接近带电表面，不对称地变化取决于两个符号和大小的表面电荷密度和体积的抗衡。我们更详细地讨论几种现象。首先，反离子体积的增加和表面电荷密度的增加可以导致水分子的最小数密度的位置远离带电表面。第二，电压范围的宽度，其中的性质在带电表面对称地改变随着本体盐浓度的增加而减小。此外，我们还发现，水分子的排斥体积效应和水偶极子的取向有序性可以导致根据表面电压的电容的最大值的早期启动和降低。我们的方法和结果可以应用于描述生物膜和双电层电容器的静电特性，其中具有不同尺寸的水分子和离子的排斥体积效应可能是重要的。
2022-02-11 cond-mat.soft physics.chem-ph
Electrostatics of liquid interfaces
标准麦克斯韦公式化的问题的极化受到一些困难，概念和实践。这些困难在液体界面的情况下是特别显著的，其中界面多极子改变它们的取向以使它们的自由能最小化的能力导致局部化在薄的微观层内的界面极化。一种形式主义，以捕捉局部界面极化的物理现实，提出了基于表面电荷的微观电场的来源，在MEMS。表面电荷密度将界面的局部结构纳入静电计算。相应的表面磁化率和界面介电常数提供局部封闭的静电边值问题。提出了一种从数值模拟中计算表面磁化率的稳健方法。磁化率也可以从许多溶液实验中提取，特别是对封闭电介质表面的总偶极矩敏感的溶液实验。该理论适用于溶剂引起的光谱位移和高频介电响应的解决方案。
2014-05-14 cond-mat.soft
Explosive electrostatic instability of ferroelectric liquid droplets on ferroelectric solid surfaces
研究了铁电液滴在铁电晶体衬底热释电场作用下的静电行为。铁电液体是一种双极性液晶，其中分子偶极子的几乎完全极性有序化产生与平均分子长轴局部共线的内部宏观极化。在通过从铁电相降低温度而进入铁电相时，液晶液滴变得机电不稳定并通过流体射流的爆炸性发射而分裂。这些射流主要是界面的，在基板表面上展开，并表现出分形分支成较小的流，最终破裂，形成二次液滴。我们将这种行为理解为带电流体液滴的Rayleigh不稳定性的表现，当静电排斥超过流体的表面张力时预期。在这种情况下，电荷是由于铁电流体的体极化，该体极化通过其边缘场和固-液界面耦合耦合到下面的铁酸锂衬底的热释电极化。由于流体的喷射不会中和液滴表面，因此随着温度降低，它们可能经历多次爆炸事件。
2022-07-06 cond-mat.soft
Surface tensions and surface potentials of acid solutions
本文提出了一个理论，它使我们能够定量地计算酸溶液的过量表面张力。H^+以水合氢离子的形式被强烈地吸附在溶液-空气界面上。为了解释实验测得的静电电势差，有必要假设水合氢离子的方向是氢原子指向本体水中。该理论是定量准确的表面张力和定性的静电电势差跨越空气-水界面。
2010-11-03 cond-mat.soft physics.chem-ph
Electrostatic inactivation of RNA viruses at air-water and liquid-liquid interfaces
了解病毒与表面或界面之间的相互作用非常重要，因为它们提供了污染表面清洁和消毒的基本原则。然而，目前对这种相互作用的物理学知之甚少。例如，长期以来的实验观察表明，空气-水界面的存在通常可以杀死病毒，但这种现象背后的机制仍然未知。在这里，我们使用理论和模拟来表明，静电提供了这样的机制，这是非常普遍的。因此，我们预测，当病毒粒子突破空气-水界面时，RNA病毒的自由能应该增加几千个$k_BT$。我们还表明，接近通用液-液界面的病毒的命运强烈依赖于界面和静电力之间的细致平衡，这可以调整，例如，通过选择不同的介质接触病毒负载的呼吸液滴。我们建议，这些结果可用于设计有效的表面消毒策略。有趣的是，可调谐性需要静电力和界面力与病毒大小相似地缩放，当电荷以双壳分布排列时，如流感病毒和所有冠状病毒中的RNA病毒，自然会发生这种情况。
2020-12-15 cond-mat.soft physics.bio-ph
Electrostatic Interactions and Electro-osmotic Properties of Semipermeable Surfaces
我们考虑两个带电荷的半透膜，其中绑定散装电解质溶液和分离的薄膜的无盐液体。小的反离子渗透到间隙中，这导致系统中的空间电荷分离。为了量化这个问题，我们定义了一个有效的表面电荷密度的假想的不可渗透的表面，它模仿了一个实际的半透膜，大大简化了分析。有效电荷取决于分离，通常与真实电荷不同，甚至可以是相反的符号。从非线性Poisson-Boltzmann方程的精确解和渐近解出发，我们得到了体系中的势分布和反离子的分布。然后，我们推导出明确的公式，在间隙中的分离压力和电渗速度，并表明，两者都是由有效的表面电荷。
2016-07-13 cond-mat.soft
Electrostatic image effects for counter-ions between charged planar walls
研究了介电不均匀性对两个带相反电荷的平行带电表面间相互作用的影响。表面之间的介电常数被假定为是不同的介电常数的两个半无限的区域所界定的表面，引起静电图像的相互作用。我们表明，在弱耦合水平上的图像电荷效应一般很小，使他们的标记只在二阶波动项。然而，在强耦合极限下，镜像效应是大的和基本的。它们以一种基本的方式改变了两个表面之间的相互作用。我们的计算是特别有用的，在政权的参数，计算机模拟将是困难的，非常耗时的，由于复杂的性质的远程图像潜力。
2007-02-13 cond-mat.soft
Surface polarization strongly influences electrostatics in a nonlocal medium
本文研究了非局域介质中表面极化对静电学的强烈影响，发现极化相关长度可显著增加有效屏蔽长度，甚至反转仅由电荷产生的电势和电场符号，为屏蔽不足等异常电学现象提供了理论解释。
2025-02-03 cond-mat.soft
Reverse Micelles Enable Strong Electrostatic Interactions of Colloidal Particles in Nonpolar Solvents
虽然静电相互作用在水性胶体悬浮液中的重要作用是众所周知的，并合理地理解，非极性悬浮液中电荷的相关性仍然是神秘的。我们证明，粒子可以有令人惊讶的强静电相互作用，在低介电常数的环境中，当离子被溶解的反胶束。一个简单的热力学模型，胶束的平衡离子强度的结构，是在良好的协议与电导率和相互作用的测量。由于解离离子被反胶束增溶，使粒子表面带电的熵激励发生了质的变化，表面熵起着重要的作用。
2005-02-07 cond-mat.soft
Electrostatic Interaction of Heterogeneously Charged Surfaces with Semipermeable Membranes
本文研究了带电壁面与中性半透膜的静电相互作用。壁由周期性条纹组成，其中电荷密度在一个方向上变化。该膜与电解质溶液的大容量贮液器接触，并通过无盐液体的薄膜与壁分离。一种类型的离子（小抗衡离子）渗透到间隙中，并产生距离依赖性膜电位，该膜电位由于间隙中抗衡离子云的重叠而转化为排斥性静电分离压力。为了量化它，我们使用两种互补的方法。首先，我们提出了一个平均场论的基础上线性化的泊松-玻尔兹曼方程和傅立叶分析。这些计算使我们能够估计在诱导的异质膜电位上的壁处的异质电荷模式的效果，以及作为间隙的函数的分离压力的值。其次，我们进行朗之万动力学模拟相同的系统与明确的离子。两种方法的结果在低表面电荷和小带隙时吻合得很好，但在高电荷时由于非线性而不同。这些结果表明，壁电荷的异质性可以导致静电排斥的巨大降低，这可以显着促进复杂的合成和生物系统中的自组装。
2013-07-17 cond-mat.soft
Electrostatic correlations in inhomogeneous charged fluids beyond loop expansion
本文用静电自洽理论研究了非均匀对称电解质中的静电关联效应。Netz和H.奥兰J. E 11，301（2003））。为了这个目的，我们介绍了两种计算方法，允许解决SC方程以外的循环扩展。这两种方法都可以处理的情况下，介电不连续的边界的单回路理论是已知的失败。通过将从这些方案获得的理论结果与我们在中性单电介质界面处运行的离子的MC模拟结果以及先前的带电界面的MC数据进行比较，我们首先表明弱耦合（WC）Debye-Huckel（DH）理论在体离子密度rhob=0.01 M之前仍然定量准确，而SC理论在rhob= 0.2M时表现出良好的定量精度。然后，我们从微扰SC格式导出了介电均匀带电表面周围非对称分区盐体系的单圈理论。结果表明，相关效应起源于这些系统从盐屏蔽损失之间的竞争，在界面上驱动的离子的散装区域，和界面的countershielding过剩吸引他们向表面。在弱表面电荷的情况下，界面盐屏蔽损失是主要的影响。因此，相关性降低了共离子和反离子的MF密度。随着表面电荷的增加，表面吸引的反离子屏蔽过剩开始占主导地位，相关效应放大这两种类型的离子的MF密度。我们还表明，在一个特征值的静电耦合参数，静电相关的结果在电荷反转效应。
2012-06-25 cond-mat.soft
Transfer of multi-DNA patches by colloidal stamping
片状颗粒由于其发展定向和选择性相互作用的能力而受到极大的关注，并作为创新胶体分子和晶体结构自组装的构建单元。虽然合成具有多个不同补丁的粒子仍然具有很大的挑战性，并且缺乏有效的方法，但这些构建模块将为更广泛的具有固有特性的有序材料开辟道路。在这里，我们描述了一种新的方法来图案功能的DNA补丁在颗粒的表面，通过使用胶体邮票。由于选择性链置换反应，DNA油墨仅在目标颗粒和印模之间的接触区域处转移。所产生的DNA斑块颗粒是理想的候选者，可以作为先进的精密/设计师构建模块来自组装下一代胶体材料。
2023-01-13 cond-mat.soft
Counter-ion release and electrostatic adsorption
研究了刚性粒子（PE）靠近带相反电荷表面时的有效电荷。弱（退火）和强带电PE与凝聚抗衡离子（如DNA）的情况下进行了讨论。在最有趣的情况下，吸附到低介电常数的基板（如脂质膜或云母片）的凝聚抗衡离子并不总是释放的PE接近基板，因为图像电荷效应的主要重要性。对于吸附到具有自由移动电荷的表面上，图像电荷效应变得不那么重要，并且通常预期完全释放。
2000-01-21 cond-mat.soft
Electrostatic effect due to patch potentials between closely spaced surfaces
表面电位的空间变化和时间变化是各种精密实验中的重要误差源，值得认真考虑。在前一种情况下，理论分析表明，这种影响取决于表面电位通过其空间自相关函数。通过对准局域相关模型进行修正，得到了一个严格的贴片力公式，其中的大小与${\frac{1}{{{a}^{2}}}{{(\frac{a}{w})}^{β(a/w)+2}}}$成正比，${a}$是两个平行平板之间的距离，${w}$是贴片的平均尺寸，$β$是从${-2}$到${-4}$的比例系数.然后进行扭秤实验，并获得0.4 mm的有效贴片尺寸和20 mV的电位变化。在后一种情况下，我们应用吸附原子扩散模型来描述这种机制，并预测${f^{-3/4}}$的频率依赖性高于0.01 ${\rm mHz}$。这一预测与典型的实验结果吻合得很好。最后，我们应用这些模型分析了两个典型实验的斑块效应。我们的分析将有助于研究表面势的性质。
2023-02-23 cond-mat.soft
