Slip length dependent propulsion speed of catalytic colloidal swimmers near walls
由于自生流体流动而推进的催化胶体游泳者表现出对表面的强烈亲和力。我们在这里报告的实验测量显着不同的速度，这样的microswimmer在附近的基板由不同的材料。我们发现，速度与基板上的溶液接触角$θ$，这反过来又涉及到相关的流体动力学基板滑移长度，作为$V\propto(\cosθ+1)^{-3/2}$的规模。我们发现，这种依赖性可以归因于游泳者和基板之间的渗透耦合。我们的工作指出，在墙上的流体动力学滑动，虽然往往不考虑，可以显着影响催化游泳者的自推进。
2019-09-09 cond-mat.soft
Vesicles as osmotically stressed capsules
在生物学和脂质体技术中，囊泡被用于携带生化物质。由于具有不同的内部和外部组成的透水性，它们必然处于渗透应力下。最近的研究已经强调了不同的热力学行为的囊泡相比，受到流体静压力的囊泡，如前所述。通过它们的不同行为，人们可以获得影响囊泡渗透溶胀的参数，如溶质分子的膜渗透系数。
2012-10-09 cond-mat.soft
Electro-hydrodynamics near Hydrophobic Surfaces
我们发现，附近的光滑的疏水表面的电渗流强烈依赖于表面电荷的流动性，这是平衡的静电扩散层的反离子。对于具有固定电荷的疏水性表面，流体传输由于流体动力学滑移的存在而被显著放大。相反，在疏水表面附近的移动吸附电荷，它也是由一个额外的电力，这增加了在滑动界面的剪切应力控制。为了解释这一点，我们制定了电流体动力学边界条件在滑动界面，这应该被应用到量化的电渗流，而不是流体动力学边界条件。我们的理论预测完全支持耗散粒子动力学模拟与明确的收费。这些结果导致一个新的解释的zeta电位的疏水表面。
2015-02-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Complex coupling between surface charge and thermo-osmotic phenomena
本研究通过分子动力学模拟揭示了表面电荷及其分布对界面焓过剩的显著影响，而润湿性影响微弱，为优化废热回收系统提供了理论指导。
2023-05-26 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.flu-dyn
What controls thermo-osmosis? Molecular simulations show the critical role of interfacial hydrodynamics
热渗透和相关的热泳现象可以在从生物学到胶体科学的许多情况下发现，但基本的分子机制仍然在很大程度上未被探索。利用分子动力学模拟，我们测量了热渗透系数的机械热和热渗透的路线，不同的固-液界面能。模拟揭示了特别是纳米界面流体力学的关键作用。对于非润湿表面，热渗透输运在很大程度上被界面处的流体动力学滑移放大。对于润湿表面，水动力剪切平面的位置起着关键作用，在确定的幅度和符号的热渗透系数。最后，我们测量了水-石墨烯界面的巨大热渗透响应，这与该系统所显示的非常低的界面摩擦有关。这些结果为设计有效的功能接口开辟了新的视角，例如，废热回收
2017-10-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Regulated polarization of active particles in local osmotic flow fields
本研究通过热泳排斥与热渗透吸引的平衡，实现活性粒子在局部渗透流场中的受调控极化，且极化与热源温度无关，可推广至其他活性系统。
2024-12-14 cond-mat.soft
Wall slip and flow of concentrated hard-sphere colloidal suspensions
我们提出了一个全面的研究的滑移和流动的浓缩胶体悬浮液使用锥板流变仪和同步共聚焦成像。在胶态玻璃体系中，对于光滑的非粘性壁，悬浮液的固体性质导致流变学从大应力下的Herschel-Bulkley（HB）整体流动行为转变为低应力下的宾汉样滑移行为，这对于足够的胶体壁吸引力或胶体级壁粗糙度是抑制的。可视化显示了滑动-剪切转变如何取决于间隙尺寸和两壁的边界条件，并且部分滑动在屈服应力以上持续存在。一个唯象模型，结合宾汉滑移定律和HB散装流量，充分考虑的行为。微观上，宾汉定律与壁处的薄（亚胶体）润滑层有关，从而引起滑移参数对颗粒尺寸和浓度的特性依赖性。我们将此与悬浮液的渗透压和屈服应力，并分析范德华相互作用的影响。对于最大的浓度，我们观察到屈服应力周围的非均匀流动，与最近的工作集中膏体剪切带。我们还描述了残余滑移在浓缩的液体悬浮液中，消失的屈服应力导致共存的（弱）滑移和散装剪切流的所有测量速率。
2012-01-20 cond-mat.soft
Structure and Osmotic Pressure of Ionic Microgel Dispersions
我们研究了离子微凝胶水分散体的结构和热力学性质，离子微凝胶是一种具有不寻常相行为的软胶体凝胶颗粒。从一个粗粒度的模型的微凝胶大离子作为带电的球体是可渗透的微离子，我们进行模拟和理论计算，使用两个互补的实现泊松-玻尔兹曼（PB）理论。在一个单组分模型中，基于有效的静电对相互作用的线性屏蔽近似，我们进行分子动力学模拟来计算大离子-大离子径向分布函数，静态结构因子和大离子对渗透压的贡献。对于同一模型，使用自由能的变分近似，我们计算了宏离子和微离子对渗透压的贡献。在一个球形细胞模型，它忽略了宏观离子的相关性，我们解决了非线性PB方程计算微离子分布和渗透压。通过比较PB理论的单组分和细胞模型的实现，我们证明了线性屏蔽近似是有效的适度带电的微凝胶。通过进一步比较细胞模型预测与模拟数据的渗透压，我们图表细胞模型的限制，在预测含盐分散体的渗透压。
2015-01-23 cond-mat.soft
The manipulation of micro- and nano-objects is of great technological significance to construct new materials, manipulate tiny amounts of liquids in fluidic systems, or detect minute concentrations of analytes. It is commonly approached by the generation of potential energy landscapes, for example, with optical fields. Here we show that strong hydrodynamic boundary flows enable the trapping and manipulation of nano-objects near surfaces. These thermo-osmotic flows are induced by modulating the van der Waals interaction at a solid-liquid interface with optically induced temperature fields. We u…
2021-07-29 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Dynamics of osmotic flows
本文提出了一个理论模型，允许通过半渗透界面的渗透流的动态描述。为了描述不平衡转移，界面由胶体必须克服以被传输到膜的另一侧的能量势垒表示。因此，该能量势垒代表膜的选择性。此外，该能量势垒在流体和胶体相上的动量和质量平衡中引起附加力项。基于双流体模型，这些力可以在不使用非平衡热力学的半经验定律的情况下再现渗透流的物理。结果表明，在界面附近的局部压力的降低启动渗透。当这些平衡方程在瞬态模式下求解时，可以描述渗透流的动态。本文通过显示在没有跨膜压力的情况下发生的渗透过程的动态和具有通过膜的恒定流量的反渗透的动态来说明这些潜力。模拟再现阿贝Nollet实验的动态。详细分析和讨论了胶体-膜相互作用对渗透流动机制和反渗透压的影响。
2017-09-15 cond-mat.soft
Osmotic and diffusio-osmotic flow generation at high solute concentration. I. Mechanical approaches
在本文中，我们探讨了各种形式的渗透输运在政权的高溶质浓度。我们考虑了溶质浓度梯度驱动的跨膜渗透和固体界面处的扩散渗透。我们遵循渗透运输的机械观点，这使我们能够深入了解渗透作用下的局部机械平衡。我们特别演示了如何混合物的渗透压的一般表达式，从经典的热力学框架，出现从机械平衡控制溶质梯度下的非平衡运输。由此得到渗透截留系数和扩散渗透迁移率的表达式。这些结果推广现有的稀溶质制度的任意浓度的混合物。
2017-04-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Electromigration dispersion in a capillary in the presence of electro-osmotic flow
离子在外加电场中的差异迁移是毛细管电泳分离化学物质的基础。浓度峰的轴向扩散限制了分离效率。当样品离子的浓度与背景离子的浓度相当时，观察到电迁移分散。在这样的条件下，局部电导率在样品区中显著改变，使得电场和离子迁移速度依赖于浓度。由此产生的非线性波表现出类似激波的特征，在某些简化假设下，可用Burgers方程（S。Ghosal和Z.在这篇论文中，我们考虑了更一般的情况，其中分离通道的壁可以具有非零zeta电位，因此能够维持电渗透整体流。主要结果是一维非线性对流扩散方程的面积平均浓度。该均匀化方程考虑了沿壁的电渗滑移速度变化引起的泰勒-阿里斯分散。结果表明，在一定的参数范围内，电渗流实际上可以通过延迟浓度冲击的形成来减少总分散。然而，如果电渗流足够高，则由于Taylor-Aris贡献，总分散增加。
2012-03-08 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Diffusioosmosis of electrolyte solutions in uniformly charged channels
本文研究了均匀带电通道中电解质溶液的扩散渗透现象，推导了流体流量方程并解析了离子通量和电势分布，揭示了表面电荷和浓度差对流体流动方向的影响。
2025-11-01 cond-mat.soft
Comparing Theory and Simulation for Thermo-osmosis
我们报告了热渗透滑移，即沿固体-流体界面的热梯度引起的粒子通量的数值研究。为了便于与理论进行比较，我们考虑一个理想但粘性气体的模型。我们比较了三个数值路线，以获得滑移系数：1。使用Onsager互惠关系2.通过使用适当的Green-Kubo关系3.通过过量焓。数值结果是相互一致的，并同意基于流体力学和热力学是局部有效的假设的理论预测。
2019-08-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Tuning diffusioosmosis of electrolyte solutions by hydrostatic pressure
Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院弗鲁姆金物理化学与电化学研究所）
本文研究了均匀带电长槽中因静水压差Δp而产生的扩散电渗流，推导了流体流量Q的表达式，并探讨了静水压对浓度和表面电势分布的影响。
2026-04-24 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.flu-dyn
A simple statistical-mechanical interpretation of Onsager reciprocal relations and Derjaguin theory of thermo-osmosis
沿着流体-固体界面施加温度梯度在流体中产生应力，从而引起“热渗透”流动。对这种现象的大部分理解是基于Derjaguin的工作，该工作将热渗透流与机械热效应相关联，即由压力梯度引起的界面热流。这是通过使用Onsager的互惠关系的热渗透和机械热交叉项传输系数的等效性。Derjaguin理论和Onsager框架都是在宏观热力学条件下制定的，缺乏在分子水平上的明确解释。在这里，我们使用物理力学工具来推导出传输交叉系数的表达式，从而直接证明它们的相等性。这是两个基本模型：（i）一个不可压缩的连续溶剂，含有非相互作用的溶质颗粒，和（ii）一个单组分流体没有热膨胀。的机械热系数的推导似乎是非常简单的，并提供了一个简单的解释界面热和颗粒通量之间的连接。我们使用这种解释来考虑另一个例子，这是一个电解质与均匀带电的表面在强屏蔽（德拜-休克尔）制度。
2019-09-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Colloid recovery from porous structures under ambient flow: enhanced extraction via phoretic and osmotic mechanisms
Indian Institute of Technology Kanpur（印度理工学院坎普尔分校）
研究环境流动下多孔结构中胶体的回收，通过有限元模拟表征溶质梯度方向（溶质流出和溶质流入模式）对电泳和渗透胶体提取的影响，揭示不同模式下胶体提取行为及扩散渗透滑移增强作用，为相关领域提供指导。
2026-10-08 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Molecular Dynamics Study of Electro-Osmotic Flow in a Nanochannel with Molybdenum Disulfide Walls
本文首次用分子动力学研究二硫化钼纳米通道中NaCl溶液的电渗流，揭示Stern层随表面电荷密度和盐浓度的变化规律，并发现高表面电荷密度下出现反向流动，且与黑磷烯通道相比反向流动发生在更低电荷密度和更高峰值速度下。
2023-12-01 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Role of charge regulation and flow slip on the ionic conductance of nanopores: an analytical approach
纳米孔中精确电导测量的数量正在快速增长。为了阐明起作用的主导机制并促进对仍然没有明确共识的此类系统的表征，我们提出了一种分析纳米孔中离子电导的方法，该方法考虑了（i）电渗效应，（ii）疏水纳米孔的孔表面处的流动滑移，（iii）使用简单电荷调节模型由储层$p$ H和盐浓度$c_s$调节的表面电荷密度的分量，和（iv）不受$p$ H和$c_s$影响的固定表面电荷密度。极限情况下，探讨了各种范围的盐浓度和我们的公式是用来适应电导实验中发现的文献中的碳纳米管。这种方法使我们能够编目不同的可能的运输制度，并提出了各种各样的目前已知的实验行为的电导与$c_s$的解释。
2018-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.chem-ph
Osmosis in a minimal model system
渗透作用在生命和软物质系统的功能中起着核心作用。虽然渗透的热力学是很好的理解，潜在的微观动力学机制仍然是讨论的主题。解开这些机制是最终理解非平衡系统中渗透的关键先决条件。在这里，我们调查渗透的微观基础上，在平衡的系统中，使用分子动力学模拟的极小模型，其中排斥溶质和溶剂粒子的不同之处仅在于它们与外部电位的相互作用。对于这个系统，我们可以推导出一个简单的维里式的渗透压关系。我们的模拟支持一个直观的画面，其中的溶剂浓度梯度，在渗透平衡，产生从外向力之间的平衡，所造成的溶液中的总密度增加，和向内扩散通量所造成的溶液中的溶剂密度降低。虽然在其他渗透系统中可能会出现更复杂的效应，但在这个极小模型中，描述渗透的基本物理过程并不需要这些效应。
2013-06-14 cond-mat.soft
Non-equilibrium chromosome looping via molecular slip-links
我们提出了一个模型的基础上形成的染色质循环的扩散滑动的DNA结合因子，可以二聚化，形成一个分子滑动链接。我们的滑动链接模仿了类粘蛋白分子的行为，这些分子与CTCF蛋白一起稳定了组织基因组的环。通过结合三维布朗动力学模拟和一维精确可解的非平衡模型，我们表明，扩散滑动足以解释实验观察到的有利于收敛CTCF介导的染色体环的强烈偏见。重要的是，我们的模型不需要任何潜在的、耗费能量的内聚素运动活动。我们还发现，多个滑动链接沿染色质的扩散运动可能会被纠正一个有趣的棘轮效应，如果滑动链接绑定到染色质在一个首选的“加载站点”。这种紧急的集体行为是由一个一维渗透压，这是建立在加载点附近，并有利于挤压的环路，这是远远大于由单个滑动链接形成的。
2016-12-21 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Slip-link simulations of long-fiber networks under uniaxial compression
Nagoya University（名古屋大学）
本文通过扩展用于纠缠聚合物液体的粗粒分子模拟方法，研究长纤维网络在单轴压缩下的力学行为，提出滑动连接模型，捕捉经典van Wyk理论无法描述的物理现象。
2026-04-01 cond-mat.soft
A hydrodynamic bifurcation in electroosmotically-driven periodic flows
在本文中，我们报告了一种新的惯性不稳定性，发生在电驱动槽道流。我们假设，在外部施加的电场的影响下的电荷运动被限制在一个小的附近的通道壁，有效地，驱动体流通过规定的滑移速度在边界处。在这里，我们研究了二维直通道中的空间周期性壁速度调制数值。在低滑移速度下，整体流由沿每个壁的左右对称的一组涡流组成，而在足够高的滑移速度下，该流通过超临界分叉而失去稳定性。令人惊讶的是，从左右对称的基流分叉的新的流动状态具有沿通道的相当强的平均分量，这类似于压力驱动的速度分布。不稳定性设置在相当小的雷诺数约20-30，我们讨论了其在微流体装置中的潜在应用。
2017-08-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Generic transport coefficients of a confined electrolyte solution
表征电动运输在一个封闭的电解质溶液中的物理参数重建从经典的非平衡统计热力学框架内获得的通用传输系数。电渗流、扩散渗流、渗透流以及压力驱动的Poiquilille型流、导电和离子扩散都由这组输运系数来描述。通过分子动力学（MD）模拟，证明了在两个平行带电表面之间具有纳米间隙的NaCl水溶液的重构。一个绿色的Kubo的方法来评估的传输系数的线性响应制度，和由压力，电力和化学势场引起的通量进行比较与非平衡MD模拟的结果。利用该数值格式，研究了盐浓度对输运系数的影响。在高表面电荷密度和高附加盐浓度下，观察到扩散渗透电流和电渗流的异常反转。
2014-11-16 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.flu-dyn
Equation of State Based Slip Spring Model for Entangled Polymer Dynamics
发展了一种基于混合粒子和场的介观布朗动力学方法来模拟缠结聚合物熔体。聚合物珠由几个库恩段，和它们的运动是由样品的亥姆霍兹能量，这是一个总和的熵弹性链之间的珠，滑动弹簧，和非键相互作用。缠结效应由滑动弹簧引入，滑动弹簧是连接相同链上的不连续珠或不同聚合物链上的珠的弹簧。滑动弹簧的终端位置在模拟过程中通过动力学蒙特卡罗跳跃方案改变，在链端的滑动弹簧具有速率控制的创建/破坏过程。的速率常数是一致的自由能函数，并满足微观可逆平衡。非键相互作用的自由能是从一个适当的状态方程，它是计算作为一个功能的局部密度通过正交网格通过模拟箱;占它是必要的复制正确的聚合物材料的可压缩性。介观模型调用的参数来自实验体积和粘度数据或原子分子动力学模拟，建立一个“自下而上”的预测框架进行特定化学聚合物系统的滑簧模拟。实施的情况下，顺式-1，4-聚异戊二烯，其结构，动力学，热力学和线性流变学在熔融状态下的定量预测和验证，而无需后验拟合的结果，实验测量的介观模拟方法。
2017-03-27 cond-mat.soft
When wall slip wins over shear flow: A temperature-dependent Eyring slip law and a thermal multiscale model for diamond-like carbon lubricated by a polyalphaolefin oil
本文针对纳米DLC通道中PAO4基础油剪切流动，通过分子动力学提出温度依赖的Eyring滑移定律与界面热阻定律，并结合连续介质模型揭示在TEHL区间热致稀化占主导，滑移仅在极薄边界润滑中显著。
2025-08-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A Multidomain Model for Ionic Electrodiffusion and Osmosis with an Application to Cortical Spreading Depression
离子电扩散和渗透水流是许多生理系统的中心过程。我们制定了一个系统的偏微分方程，支配离子运动和水流在生物组织。该模型的一个显著特点是它满足自由能恒等式，保证了模型的热力学一致性。一个数值方案是在一个空间维度的模型，并适用于模型的皮质扩散性抑郁症，在大脑中的离子和细胞体积的动态平衡的传播故障。
2014-10-30 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.TO
Osmosis, from molecular insights to large-scale applications
渗透是一种普遍现象，发生在各种各样的过程和领域。它是熵力的原型，它的基本表述--范特霍夫完美气体定律--微不足道，但它的物理根源却非常微妙。虽然渗透与跨膜运输密切相关，但它也表现为界面运输现象：所谓的扩散-渗透和-电泳，其后果目前正在积极探索，例如用于操纵胶体悬浮液或开发活跃的胶体游泳者。在这里，我们给出了一个全球性的和统一的观点渗透现象及其后果与多学科的角度来看。推动渗透的基本理解允许提出新的观点，为不同的领域，我们强调了一些例子，沿着这些路线，例如引入渗透二极管，主动分离和远离平衡渗透的概念，进而提出分离热力学中的基本问题。渗透作用的应用显然也是相当可观的，并且跨越非常不同的领域。在这里，我们讨论的现象和应用的选择，渗透显示出巨大的承诺：渗透现象在膜科学（特别是由于新纳米材料的出现，最近在分离、脱盐、反渗透水净化方面取得了进展）;在生物学和健康方面的应用（特别是讨论肾脏过滤过程）;渗透和能量收集（特别是渗透力和蓝色能量以及电容混合）;在去污和清洁中的应用，以及用于多孔介质中的油回收。
2019-05-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.app-ph
On the connection between sliding friction and phonon lifetimes: Thermostat induced thermolubricity effects in molecular dynamics simulations
典型的纳米摩擦学模拟设置是半无限衬底，其特征在于顶部的滑动珠，并且较低的衬底层恒温以控制温度。一个挑战是处理从基底下边界背反射的声子，因为这些声子将人为地减少作用在滑动珠上的摩擦FR。一种提出的解决方案是使用朗之万恒温器，其在温度TLAN下操作，并且具有相应的阻尼参数，最佳地调谐，使得FR最大化[Benassi等人，PHYSREVB，V82，P081401，2010]。在本文中，该方法被重新审视，并涉及到基板声子寿命，基板温度Tcb，和滑动速度。在低滑动速度，粘滑事件之间的时间是大的声子寿命相比，我们没有观察到太多的依赖性FR的Gamma，这里的恒温器调谐是不需要的。在高滑动速度下，在改变Gamma时，我们确认了上述摩擦最大值，但也观察到Tmax的明显最小值，其在这里偏离TLAN。对于强烈非谐的衬底粒子相互作用，FR随Gamma的变化可以理解为热致陆性的表现，背反射基本上不重要。相反，对于谐波相互作用，声子寿命变得非常长，FR强烈地受到背反射声子的影响，但不足以推翻热致液晶性。
2019-04-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Kinetic view on dynamic plasticity of crystalline solids
本文提出基于多面体胞腔复形（PCC）微观滑移演化的动力学视角，取代传统位错模型，为晶体固体塑性流动提供统计与热力学描述，并揭示应变率敏感性的微观机制。
2024-12-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.comp-ph
