Application of the SRISM approach to the study of the capacitance of the double layer of a high density primitive model electrolyte
在这项研究中，单重参考相互作用网站模型（SRISM）的研究电极电荷的平面双电层电容的依赖性使用的原始模型的双电层的高密度电解质，模仿离子液体。离子由带电的硬球表示，电极是均匀带电的平坦表面。该模型流体的电容计算与SRISM方法与封闭的基础上超网链（HNC）和Kovalenko-Hirata（KH）封闭和模拟比较。只要电极电荷的大小不是太大，HNC闭合显示出最有希望。KH结果对于高密度电解质是相当好的，但是当在低密度下应用时是差的。
2012-02-22 cond-mat.soft
Interfacial ordering and accompanying divergent capacitance at ionic liquid-metal interfaces
构建了一个理论附近的带电平面壁，是有效的强离子间的相关性的致密离子溶液。该理论预测的波动引起的，一阶跃迁和自发电荷密度在界面处的顺序，在存在的，否则无序的体相溶液。表面排序是由施加的电压驱动，并导致在一个异常的微分电容，在最近的模拟结果一致，并与实验观察在广泛的系统。给出了电荷密度分布和电容的显式形式。该理论与电荷受挫伊辛模型，这也被发现表现出一个电压驱动的一级转变的数值结果进行了比较。
2016-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.chem-ph
Phase Separation of Polyelectrolytes: The Effect of Charge Regulation
复凝聚，被称为具有相反电荷的聚电解质的溶液的液-液相分离，近年来引起了人们的极大兴趣。我们研究了电荷调节（CR）机制对复凝聚的影响，包括聚合物链上的带电位点之间的短程相互作用，以及在CR机制的缔合解离能参数。我们研究了两种CR模型的相图：（i）跳跃CR模型（HCR）和（ii）非对称CR模型（ACR）。它表明，在相分离过程中，在凝聚相的聚合物比那些在稀相，根据Le Chatelier的原则，更多的电荷。此外，二次CR效应也影响两相体积分数的变化。后者可以导致两个相位之间的电荷差作为CR参数的函数非单调地改变。
2021-07-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Anomalous Multipole Expansion: Charge Regulation of Patchy, Inhomogeneously Charged Spherical Particles
电荷调节是生物和胶体系统中静电学的一个重要方面，其中电荷通常不是固定的，而是取决于环境变量。在这里，我们分析的电荷调节机制在斑片状，不均匀带电的球形粒子，如球状蛋白质，胶体，或病毒。与多极膨胀的不均匀带电的球形表面，电荷调节机制的线性近似的水平上示出，导致不同的多极矩之间的混合取决于它们的电容-相对于静电势的电荷分布的响应函数。这是在离子屏蔽存在下分子静电学的另一个异常特征。我们证明了电荷调节的影响，对几个例子的不均匀带电的球形粒子，表明它会导致显着的变化，在他们的多极矩。
2018-05-31 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
General theory of charge regulation within the Poisson-Boltzmann framework: study of a sticky-charged wall model
这项工作介绍了一个粘性电荷壁模型作为一个简单而直观的表示电荷调节。在平均场水平的描述内实现，该模型修改边界条件而不影响电解质的基本泊松-玻尔兹曼（PB）方程。采用各种修改的PB方程，我们能够评估电解质的各种结构细节如何影响电荷调节。
2019-05-24 cond-mat.soft
Interplay of distinct modes of charge regulation on poly-acid ionization and conformation
该研究采用Edwards-Muthukumar框架探究聚酸质子结合与反离子凝聚的相互作用，发现pH变化可引发反聚电解质与常规行为的非单调转变，且聚合物性质和链柔性会影响pKa偏移。
2025-08-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Charge-regulation effects in nanoparticle self-assembly
溶液中的纳米颗粒通过表面基团的解离或缔合获得电荷。因此，正确描述它们的静电相互作用需要使用电荷调节边界条件，而不是常用的恒电荷近似。我们实现了一个混合的蒙特卡罗/分子动力学计划，动态调整的个别表面组的对象，同时发展自己的轨迹的电荷。电荷调节效应定性地改变自组装结构，由于全球电荷重新分配，稳定不对称结构。我们描绘在何种条件下，传统的恒电荷近似可以采用和澄清之间的相互作用的电荷调节和电介质的极化。
2021-02-09 cond-mat.soft
Charge regulation: a generalized boundary condition?
带电胶体系统最常用的三个边界条件是恒定电荷（绝缘体）、恒定电位（导电电极）和电荷调节（表面的可电离基团）。通常认为，电荷调节是一种广义的边界条件，在某些特定的限制下，它可以简化为恒定电荷或恒定电势的边界条件。通过计算这三种边界条件下两个对称平面之间的分离压力，无论是数值（对于所有板间分离）还是解析（对于小的板间分离），我们表明，一般情况下，情况并非如此。事实上，充气调节的极限是一个单独的边界条件，产生具有不同特征分离缩放的分离压力。我们的研究结果支持的几个例子表明，在小的分离的电荷调节边界条件的分离压力取决于解离/缔合过程的细节。
2016-02-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Differential capacitance of ionic liquids according to lattice-gas mean-field model with nearest-neighbor interactions
利用Bragg-Williams自由能将最近邻相互作用引入到平面电极附近无溶剂离子液体的格子气模型中。我们计算的微分电容的平均场的一致性关系的解决方案，在弱电荷电极的限制到达一个明确的表达。出现在理论中的两个额外的材料参数-非理想性的程度和每种离子类型的浓度变化的阻力-产生不同的制度，我们确定和讨论。作为非理想性参数，它变得更积极的更强的最近邻之间的吸引力，带相同电荷的离子，增加和电极是弱带电的，预测的差分电容通过发散过渡，随后采用负值之前的离子液体变得结构不稳定。这与电极在消失电位下的自发充电有关。的分歧和差分电容的负号的物理起源是表面电位和表面电荷密度之间的非单调关系，这反映了分层域的形成交替地富含反离子和coions附近的电极。这种分层域图案的衰减长度可以比离子尺寸大许多倍，这让人想起最近引入的“欠屏蔽”概念。
2018-11-30 cond-mat.soft physics.chem-ph
Quantum capacitance governs electrolyte conductivity in carbon nanotubes
针对碳纳米管电解质电导率异常偏高及表面电荷来源不明的问题，通过耦合量子碳纳米管与经典充电解质孔隙电容研究栅压作用，揭示其与电子态密度的关联，解释了金属性碳纳米管电导率更高的原因。
2023-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Charge regulation radically modifies electrostatics in membrane stacks
受植物和光合细菌中含有生物膜的细胞器的启发，我们研究了模型膜堆中的电荷调节。考虑（去）质子化作为膜之间的电荷平衡的最简单的机制，并与洗澡的环境，我们发现了一个准周期性的有效电荷序列的堆栈中的一个破缺的电荷状态。在一价浴盐溶液的情况下，我们的模型预测复杂的，不均匀的电荷平衡取决于（去）质子化反应的强度，盐浓度，膜间分离，以及它们在堆栈中的数量。我们的研究结果揭示了类囊体膜堆栈的基本重组机制。
2019-11-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Charge regulation and ionic screening of patchy surfaces
利用非线性Poisson-Boltzmann理论研究了具有电荷调节斑块的表面的性质。使用模式扩展有效地解决非线性问题，我们揭示了德拜长度大小的补丁的充电行为。我们发现，补丁充电到更高的电荷密度，如果它们的大小是相对较小的，如果补丁被很好地分离。数值结果被用来构建一个基本的分析模型，预测表面上的平均表面电荷密度与补丁带电基团。
2010-09-30 cond-mat.soft
Thermodynamics of Charge Regulation Near Surface Neutrality
已知浸入水溶液中的两个相邻带电表面之间的相互作用受到电荷调节的影响-当两个带电表面彼此接近时表面电荷的调制。这种现象在接近表面中性的地方特别重要，在那里物体如胶体或生物分子的稳定性受到危害。集中在这个无处不在的情况下，我们阐明了基本的热力学，并表明，在这种情况下，电荷调节由表面熵。我们推导出明确的表达式，电荷调节和制定一个新的普遍的限制法律的离子吸附到表面的自由能。后者与$k_{B}T$成正比，与离子与表面基团的缔合能无关。这些新的结果适用于分析单极以及两性表面，如氧化物附近的零电荷点或蛋白质附近的等电点。
2022-03-11 cond-mat.soft physics.chem-ph
Effect of charge regulation on the screening properties of zwitterionic macroion solutions
本文提出一种广义计算方案，通过压力对化学势的导数确定两性离子大分子溶液中的屏蔽长度，发现屏蔽长度由德拜长度和表面解离平衡两部分组成，且pH响应电荷调节显著影响屏蔽行为。
2025-06-23 cond-mat.soft
Theory of Charge Regulation of Colloidal Particles in Electrolyte Solutions
我们提出了一个理论，使我们能够计算胶体颗粒的有效表面电荷，并有效地获得不同的盐浓度的滴定曲线。该理论解释了由于1：1电解质的存在而引起的溶液pH的变化。它也占自洽的静电势所产生的去质子化的表面基团。为了检验理论的准确性，我们进行了广泛的反应蒙特卡罗模拟，这表明理论和模拟之间没有任何可调参数的良好协议。
2022-10-25 cond-mat.soft
Electrolyte solutions at curved electrodes. I. Mesoscopic approach
在泊松-玻尔兹曼（PB）方法中，电解质与平面，球形和圆柱形电极接触进行了系统的分析。研究了表面电荷密度$σ$和离子强度$I$对电容$C$的影响。表面电荷密度对小曲率的电容有很强的影响，而对大曲率的行为变得独立于$σ$。小曲率的展开引起电容系数，其仅取决于单个参数，从而允许方便的分析。在大曲率下的普遍行为可以通过解析表达式来捕获。
2017-03-28 cond-mat.soft
Charge regulation of colloidal particles in aqueous solutions
研究了胶体粒子在电解质水溶液中的电荷调节。为了稳定胶体悬浮液，防止沉淀，胶体颗粒在其表面上合成有酸性或碱性基团。这些表面基团与水接触时发生质子转移反应，产生胶体表面电荷。电荷由溶液内部和胶体表面的水合氢离子之间的局部化学平衡条件决定。我们使用的Baxter粘性球模型明确计算的平衡解离常数，并构建一个理论，它是能够定量预测的有效电荷的胶体颗粒与酸性或碱性表面基团。理论预测的模型被发现是在良好的协议与蒙特卡罗模拟的结果。该理论进一步扩展到处理胶体颗粒的酸性和碱性表面基团的混合物。
2020-08-31 cond-mat.soft
Non-uniform swelling of polyelectrolyte hydrogels: effects of charge regulation
Wenzhou University（温州大学）；Zhejiang Key Laboratory of Soft Matter Biomedical Materials, Wenzhou Institute, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学温州研究院软物质生物医用材料浙江省重点实验室）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；School of Physics and Astronomy, & Center for Physics and Chemistry of Living Systems, Tel Aviv University（特拉维夫大学物理与天文学学院及生命系统物理化学中心）；School of Sino-German Engineering, Shanghai Technical Institute of Electronics and Information（上海电子与信息工程技术学院中德工程学院）
该研究探究电荷调控（CR）对聚电解质水凝胶非均匀溶胀的影响，采用耦合电-弹性的泊松-玻尔兹曼理论，发现CR会增强非均匀溶胀，为相关水凝胶的调控提供理论依据。
2026-08-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Reactive Monte Carlo Simulations for Charge Regulation of Colloidal Particles
本文采用反应蒙特卡罗模拟方法和电解质原始模型研究了胶体体系中控制电荷调节的酸碱平衡。模拟是在半巨正则系综中进行的，其中胶体悬浮液与盐和强酸的储层接触。胶体颗粒的内部被建模为低介电介质，不同于周围的水。计算了不同表面酸性基团数目、pH值、盐浓度和电解质类型的有效胶体电荷。在氯化钾的情况下，滴定曲线与使用电位滴定法获得的实验测量值进行了比较。一个很好的协议之间的模拟和实验。在氯化锂的情况下，通过锂离子的部分脱水来考虑特定的离子吸附。
2021-12-06 cond-mat.soft
The Differential Capacitance as a probe for the electric double layer structure and the electrolyte bulk composition
在这项工作中，我们从理论上研究的微分电容的水电解质与平面电极接触，使用经典的密度泛函理论，并显示如何将这个可测量的量可以被用作探针，以更好地了解在发挥作用的双电层的结构和组成。具体来说，我们展示了如何微量的二价离子可以影响微分电容很大，以及如何小离子占主导地位的高电极电位的行为。在这项研究中，我们考虑原始模型电解质，并不仅使用微分电容的标准定义，但也推导出一个新的表达式，从力学平衡在一个平面几何。这个表达式清楚地揭示了带电表面附近的第一层离子是理解它的关键。我们的见解可能被用作实验中的指导，以更好地理解电解质-电极界面以及本体电解质（的组成）。
2021-07-22 cond-mat.soft
Charge regulation in ionic solutions: thermal fluctuations and Kirkwood-Schumaker interaction
我们研究了两个大离子的行为与可解离的电荷基团，调节当地的变量，如pH值和静电势，沉浸在一价盐溶液中，考虑的情况下，净电荷可以改变符号或保持相同的符号取决于这些局部参数。在这两种情况下，电荷调节，描述与适当的自由能函数为每个大离子，而电荷之间的耦合进行评估的近似德拜-休克尔水平。电荷关联函数和随之而来的电荷波动力的解析和数值计算。在接近零电荷点处发现了带相同电荷的大离子之间的强吸引力，特别是由于大离子电荷的不对称的、与电荷相关的电荷波动。一般的理论，然后实施两个蛋白质类大离子的系统，概括的形式和大小的柯克伍德-舒梅克相互作用。
2014-12-21 cond-mat.soft physics.chem-ph
Charge Regulation of Polyelectrolyte Gels: Swelling Transition
本研究结合 Poisson-Boltzmann 理论与基于 Langmuir 吸附等温线的双位点电荷调节模型，揭示了由电荷调节机制驱动的聚电解质凝胶不连续溶胀转变及其闭环相图，并指出该预测可在多肽凝胶中实验验证。
2023-04-04 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Non-mean-field theory of anomalously large double-layer capacitance
平均场论认为，在金属/离子导体界面处形成的双层的电容不能大于亥姆霍兹电容器的电容，亥姆霍兹电容器的宽度等于离子的半径。然而，在一些实验中，双层电容器的表观宽度实质上更小。我们提出了一个替代的，非平均场论的离子双层来解释这样大的电容值。我们的理论允许离散离子的结合，其图像在金属中的电荷，这导致在界面偶极子的形成。我们主要关注的情况下，只有小的阳离子是移动和其他离子形成一个带相反电荷的背景。在这种情况下，在低的温度和零施加电压偶极子形成相关的液体在两个接触。我们表明，在小电压的双电层的电容是由偶极子从一个电极转移到另一个，因此仅限于由弱偶极-偶极之间的排斥绑定离子，使电容是非常大的。在大电压下，从电容器电极之一的束缚离子的耗尽触发电容到小得多的平均场值的崩溃，如在实验数据中看到的。我们测试我们的分析预测与蒙特卡罗模拟，发现很好的协议。我们进一步认为，我们的“单组分等离子体”模型应该工作得很好，强不对称离子液体。我们相信，这项工作也提出了一个改进的赝电容理论。
2010-06-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Ionization at a solid-water interface in an applied electric field: Charge regulation
本文研究了外加电场作用下固体-水界面的电离。我们将电极连接到带有面密度为$Γ_0$的硅烷醇或羧基的介电膜上，其中解离度$Γ_0$由靠近膜的水中的质子密度确定。我们展示了$α$如何依赖于NaOH在水中的密度$n_0$和电极上的表面电荷密度$σ_m$。对于$σ_m>0$，质子从膜中排出，导致$α$增加。特别地，在$0<σ_m<eΓ_0$的范围内，发生自调节以实现对于$n_0\ll n_c$的$α\cong σ_m/eΓ_0 $，其中对于二氧化硅表面，$n_c$是$0.01$ mol $/$ L，对于带有羧基的表面，$n_c$是$2\times 10^{-5}$ mol $/$ L。我们还研究了电荷调节与降低细胞厚度$H$低于德拜长度$κ^{-1}$，其中交叉发生在Gouy-Chapman长度。特别地，当$σ_m \sim eΓ_0$和$H\ll κ^{-1}$时，表面电荷保持仅部分地被离子屏蔽，导致内部的电场。
2016-08-16 cond-mat.soft
Charge Regulation of Colloidal Particles: Theory and Simulations
为了探索物理化学和生物物理系统中的电荷调节（CR），我们提出了一个具有粘性吸附位点的胶体颗粒模型，该粘性吸附位点解释了水合氢离子与表面官能团之间形成共价键的原因。使用这个模型和蒙特卡罗模拟，我们发现，标准的Ninham和Parsegian（NP）理论的CR导致的结果偏离显着从计算机模拟。NP方法的问题可以追溯到使用体相平衡常数来解释表面化学反应。为了解决这个困难，我们提出了一个新的理论CR。新方法的基本成分是粘性长度，这是非平凡的体积平衡常数相关。该理论被发现是在良好的协议与计算机模拟，没有任何可调参数。作为理论的应用，我们计算了含有羧基的胶体颗粒的有效电荷，作为pH值和盐浓度的函数。
2019-12-11 cond-mat.soft
Real-time visualization of metastable charge regulation pathways in molecularly confined slit geometries
离子在分子尺度的有限空间中的传输是生活和技术各个方面的核心：进入裂缝，它可能在几天内打破钢铁;通过膜分离器，它决定了电化学能量转换设备的效率;或者通过脂质膜，它引导神经通信。然而，在亚纳米限制中直接观察离子迁移率和结构是实验上具有挑战性的，并且到目前为止，只能通过分子模拟来实现。在这里，我们展示了定量的，3D分子分辨离子运输的水性离子液体和S-块金属离子溶液，局限于电化学调制，分子大小的狭缝。我们的原子分辨固/液界面的分析揭示了一般的规则，如何确定的电荷调节机制的离子-离子和离子-表面相互作用和熵约束效应。改变我们的一般理解，受限的电荷调节可能会通过快速，动力学上有利的，亚稳态的途径，其次是缓慢的扩散热力学离子重组，这对所有的电荷调节系统具有重要意义。
2021-04-02 cond-mat.soft physics.app-ph
Curvature effects in charge-regulated lipid bilayers
我们提出了脂双层膜中静电相互作用的理论，其中两个单层小叶都含有受电荷调节的可解离部分。我们专门研究了膜曲率和电荷调节的脂质双层囊泡使用线性Debye-Hückel（DH）和非线性Poisson-Boltzmann（PB）理论之间的耦合。我们发现，电荷调控的其他对称的双层膜可以诱导电荷对称性破缺，非线性挠曲电和自由能的异常曲率依赖。pH值的影响超出了静电重整化膜的机械弹性性能的范例。
2022-02-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Charge regulation and local dielectric function in planar polyelectrolyte brushes
理解不均匀性对电荷调节和介电性质的影响，以及它如何依赖于大分子的构象特征是一个长期存在的问题。为了解决这个问题，我们已经开发了一个领域的理论来研究电荷调节和局部介电函数的平面刷。该理论被用来研究一个多酸刷，这是由链端接枝在固-液界面，在平衡与含有一价盐离子，溶剂分子和pH控制酸的本体溶液。特别是，我们专注于在确定的局部电荷和介电函数的影响，添加的盐和pH值的散装的浓度。我们的理论研究表明，离子对的偶极矩作为一个结果形成的抗衡吸附在链主链上发挥了关键作用，在影响局部介电函数。对于由具有低于溶剂分子的偶极矩的单体制成的聚电解质，预测刷区域内的介电衰减。然而，形成的离子对（由于吸附的抗衡离子来自所添加的盐的解离）极性比溶剂分子显示相对于其体积值增加的介电函数的大小。此外，在本体盐浓度的增加被示出，以增加刷区域内的局部电荷。
2012-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Charge regulation of weak interacting polyelectrolytes
我们引入了一个广义的非均匀平均场理论来描述弱棒状聚电解质的离解。我们的方法允许两个亚晶格对称性破缺，这在滴定曲线中与中间解离度的平台相关联。我们首先测试我们的方法在一个单一的弱PE的情况下，通过与精确计数研究比较，并表明它给出了定量准确的结果在整个范围内的pH值的解离度，并在具体的表现比最近邻近似（精确的解决方案是可能的）。然后，我们研究了电荷调节的耦合系统的弱聚酸和弱聚碱作为其相互距离的函数，这有一定的相关性PE多层膜的形成和PE络合。一个复杂的相互作用的程度的离解和有效的相互作用之间的PE作为其相互距离的函数被发现。
2004-01-28 cond-mat.soft
Modeling of Organic Metal-Insulator-Semiconductor Capacitor
在本文中，我们展示了基于未掺杂有机半导体的金属-绝缘体-半导体（MIS）电容器的工作原理。尽管半导体内的电荷浓度低，但该器件相对于施加的栅极电压$V_g$表现出电容变化，类似于传统的基于杂质半导体的MIS电容器的电容-电压$C$ - $V$特性。建立了有机MIS电容器的电荷浓度、表面电位$ψ_s$和电容的物理模型。该模型与TCAD模拟结果进行了验证，并进一步验证了从制造的有机MIS电容器组成的聚（4-乙烯基苯酚）和聚（3-己基噻吩-2，5-二基）作为绝缘体和半导体，分别与实验结果。
2018-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Charge Regulation Effect on Nanoparticles Interaction Mediated by Polyelectrolyte
Indian Institute of Technology Jodhpur（印度焦浦尔理工学院）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；University of Ljubljana（卢布尔雅那大学）
研究电荷调节对由反电荷聚电解质介导的纳米颗粒相互作用的影响，通过混合CR分子动力学模拟发现电荷调节增强聚电解质吸附，导致弱排斥，而常电荷模型则产生更强的吸引力。
2025-12-08 cond-mat.soft physics.bio-ph
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
