Modified Poisson-Boltzmann equations and macroscopic forces in inhomogeneous ionic fluids
我们提出了一个基于热力学微扰理论的场论方法，并在其中推导出一个大的非均匀离子流体的热力学势作为任意参考流体系统的静电势的函数。我们得到一个修改的Poisson-Boltzmann方程作为Euler-Lagrange方程的功能。应用Noether定理这个功能，我们推导出一个一般的平均场的应力张量与相应的修改后的Poisson-Boltzmann方程一致的表达式。我们推导出一个一般表达式的宏观力作用在介电或导电体浸没在离子流体。特别是，我们推导出一个一般的平均场表达式的分离压力的离子流体在一个狭缝孔隙。我们应用开发的形式主义来描述三个离子流体模型的实际重要性：非极化模型（包括著名的泊松-玻尔兹曼和泊松-费米方程），极化模型（离子携带非零永久偶极子或静态极化率），和模型的离子-偶极子混合物（包括著名的泊松-玻尔兹曼-朗之万方程）。对于这些模型，我们得到修改的Poisson-Boltzmann方程和相应的应力张量，这可能是有价值的不同的应用，其中有必要估计的宏观力作用在电介质或导电体（电极，胶体，膜，{ \it等}）。以及局部静电势（场）和离子浓度。
2022-03-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Combining integral equation closures with force density functional theory for the study of inhomogeneous fluids
本文提出在力密度泛函理论中结合液态积分方程闭包，无需预知自由能泛函即可研究非均匀流体，拓宽了可探索系统的范围并验证了该方法的准确性与通用性。
2025-05-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Theory of inhomogeneous rod-like Coulomb fluids
对于由各向异性和各向同性移动电荷的混合物组成的系统，导出了经典配分函数的场论表示，这些移动电荷通过长程库仑和短程库仑相互作用与{ \sl}相互作用.场论，然后解决鞍点近似水平，导致耦合系统的Poisson-Boltzmann和Maier-Saupe方程。显式的解决方案，最终获得了一个棒状的反离子只有系统附近的一个带电的平面壁，推广标准的Gouy-Chapman结果。在具有（Donnan）电势差的润湿层的框架内解释了介电序参量分布、介电密度分布和静电势分布。
2021-01-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Lattice Boltzmann method for inhomogeneous fluids
提出了一种基于格子的数值方法来描述非均匀空间条件下简单流体的非平衡行为。从系统的微观描述出发，导出了单粒子相空间分布函数的演化方程。它涉及一系列近似，这些近似类似于非均匀流体理论中所采用的近似，例如密度泛函理论。本方法的优点包括：可以确定模型的状态方程、输运系数，并提供非均匀条件下有效的数值求解方法。该算法是在一个特定的非平衡的情况下，即稳定的硬球流体流过一个狭窄的狭缝。在密度和速度分布中发现了明显的非流体动力学振荡。
2007-12-13 cond-mat.other cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
An efficient approach to approximating the pair distribution function of the inhomogeneous hard-sphere fluid
本文介绍了非均匀硬球流体对分布函数的一种近似。我们的近似利用我们最近发表的平均对分布函数在接触已被证明准确地再现平均对分布函数在接触不均匀的密度分布。这种方法实现了更高的计算效率比以前的方法，使专门固定内核卷积的使用，从而允许使用快速傅立叶变换的实现。我们比较我们的对分布近似与两个以前发表的作品和蒙特卡罗模拟的结果，显示出良好的结果。
2014-09-24 cond-mat.soft
Growing smooth interfaces with inhomogeneous, moving external fields: dynamical transitions, devil's staircases and self-assembled ripples
研究了非均匀外场作用下正方晶格上纯伊辛系统界面的稳态结构和动力学。该场具有设计用于稳定平坦界面的固定形状的轮廓，并且以速度v_e平移。当v_e较小时，界面粘在轮廓上，宏观上是光滑的，并以与晶格参数不相称的周期性起伏。对于剖面的任意方向，界面的局部斜率锁定到无限多个最接近剖面的有理值（魔鬼阶梯）中的一个。这些"锁定“结构和波纹随着v_e的增加而消失。对于更大的v_e，轮廓从界面分离，界面现在由标准Kardar-Parisi-Zhang（KPZ）指数表征。
2007-07-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Spherical metadensity functional learning for inhomogeneous classical fluids
Universität Bayreuth（拜罗伊特大学）
针对三维球面几何中截断成对相互作用的流体，开发基于神经网络的元密度泛函，通过测试粒子路径利用径向分布函数，实现非均匀结构预测与Henderson反演。
2026-08-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Using Fundamental Measure Theory to Treat the Correlation Function of the Inhomogeneous Hard-Sphere Fluid
本文研究了非均匀硬球流体在接触时的关联函数值。这个量在统计缔合流体理论（SAFT）中起着至关重要的作用，SAFT是许多最近发展的经典密度泛函的基础。我们定义了两个平均值的关联函数在接触，并推导出公式，他们每个人从白熊版本的基本测量理论功能，使用假设的热力学一致性。我们测试这些公式，以及现有的两个公式对蒙特卡罗模拟，并发现良好的协议之间的蒙特卡罗数据和我们的平均关联函数。
2012-08-31 cond-mat.soft
Neural functional theory for inhomogeneous fluids: Fundamentals and applications
本文结合经典密度泛函理论与深度神经网络学习硬球流体的精确单体直接关联泛函，利用自动微分和泛函线积分获得高阶关联与自由能，并以低成本自洽预测宏观密度分布，精度优于基本测量理论。
2023-09-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fractal Behavior of Flow of an Inhomogeneous Fluid Over a Smooth Inclined Surface
研究了非均匀流体（悬浮液）在光滑斜面上流动时形成的斑图。当倾角大于某一阈值时，会形成全局分形图案。这些图案的分形维数测量df=1.35-1.45，这对应于观察到的水在一个不均匀的表面上的流动，这意味着该系统是在相同的普适性类。除了这里的障碍是存在于流体中，并转移到表面。这一观察结果与流体在无序介质中非线性流动的理论结果一致。
2001-03-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Virial series for inhomogeneous fluids applied to the Lennard-Jones wall-fluid surface tension at planar and curved walls
我们制定了一个简单的计划，统计力学的非均匀系统，包括在权力的活动的大自由能和密度分布的维里系列。在那里，集群积分制定非均匀系统发挥了主要作用。我们集中在硬壁约束的情况下进行分析的二阶项，集中在平面，球形和圆柱形的墙壁。进一步分析了Lennard-Jones系统及其推广的2k-k势。对于这种相互作用势的第二集群积分进行了评估分析。得到了平面、球形和圆柱形约束下流体-基底表面张力的二阶表达式。球形和圆柱形的情况下进行了分析，使用一系列的扩展半径，包括高阶项。我们检测到的$\ln R^{-1}/R^{2}$依赖的表面张力的标准Lennard-Jones系统所限制的球形和圆柱形的墙壁，无论颗粒的内部或外部的硬墙。分析扩展到弯曲和高斯曲率，在那里也得到了精确的表达式。
2016-03-09 cond-mat.soft
Phases and fluctuations in a model for asymmetric inhomogeneous fluid membranes
我们提出并分析了一个非均匀流体膜中的相变模型，该模型将局部组成与曲率非线性地耦合起来。对于非对称膜，我们的模型显示通用非伊辛行为和随后的相图显示通过临界点（CP）或三临界点（TP）的第一或第二阶相变，这取决于弯曲模量。它预测通用的非平凡的增强波动的非对称膜的规模与系统的大小在一个幂律的方式在CP和TP在两个维度，没有观察到对称膜。它也产生二维伊辛普适类对称膜，与实验结果一致。
2013-09-13 cond-mat.soft
A Monte Carlo density functional theory for the competition between inter and intramolecular association in inhomogeneous fluids
建立了分子内和分子间缔合的链状分子的蒙特卡罗密度泛函理论。该方法可以应用于一系列的链长度。该理论被验证的情况下，缔合4-mer流体在一个平面硬狭缝孔隙。一旦验证新的理论被用来研究链长和温度的影响，在硬壁附近的分子内和分子间的缔合竞争。我们发现，这种竞争增强了近壁接触的分子内关联，并反转了在不均匀区域中分子间键合的分数的链长依赖性。
2013-08-29 cond-mat.soft
Active Fluid Patterning in Inhomogeneous Environments
University of Oxford（牛津大学）
本研究提出了一种模型，探讨不均匀环境如何通过摩擦作用调控主动流体中的图案形成与自组织。
2026-03-07 cond-mat.soft physics.bio-ph
Local measures of fluctuations in inhomogeneous liquids: Statistical mechanics and illustrative applications
Universität Bayreuth（拜罗伊特大学）
本文通过统计力学方法详细推导了局部压缩性、局部热susceptibility和减缩密度三种单体波动度，并通过蒙特卡罗模拟展示了其在受限硬球、高斯核心和伦敦-琼斯流体中的应用。
2023-07-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Correlation function algebra for inhomogeneous fluids
我们考虑变分（密度泛函）模型的流体限制在平行板几何形状（与壁位于平面z=0和z=L分别），并专注于对关联函数G（r_1，r_2）的结构。本文证明了对于局部变分模型，在不同的位置z_1，z_2和z_3，存在两个关于横傅里叶变换G（z_μ，z_v;q）和零阶矩G_0（z_μ，z_v）的非平凡恒等式.这些关系构成了严格限制函数G_0（z_μ，z_v）可能形式的代数。对于在z=L/2平面上平衡的单体（磁化强度/数密度）分布m_0（z）呈现奇或偶反射对称的常见情况，该代数大大简化，并用于将关联函数与有限尺寸的过剩自由能γ（L）联系起来。我们重新推导出非平凡的标度表达式的有限尺寸的贡献，自由能在散装临界和大规模的界面波动存在的系统。扩展到非平面几何形状也被认为是。
1997-01-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
First-principles superadiabatic theory for the dynamics of inhomogeneous fluids
对于经典的布朗动力学多体系统，我们发展了一个超绝热动力学密度泛函理论（DDFT）来描述非均匀流体的非平衡态。通过显式地结合非均匀两体关联函数的动力学，我们直接从微观粒子间相互作用获得超绝热力。我们证明了这些非平衡力的重要性，我们的三维硬球在一个随时间变化的平面势理论的数值实现的一个体密度的准确描述。在超绝热DDFT的单体密度的弛豫被发现是慢于标准绝热DDFT预测，并显着提高与布朗动力学模拟数据的协议。我们将这种改进的性能归因于在超绝热DDFT内结构弛豫的正确处理。我们的方法提供了基本的洞察动力学密度泛函理论的基本结构，并使标准方法失败的情况下的研究成为可能。
2022-09-23 cond-mat.soft
Mean-Field Theory of Inhomogeneous Fluids
Barker-Henderson微扰理论是液态物理学的基石，它为现实模型系统的整体热力学性质提供了定量预测。然而，这种成功的方法尚未被用于非均匀系统的研究。我们开发并实现了第一性原理的“巴克-亨德森密度泛函”，从而提供了一个强大的和定量准确的理论经典流体在外场。数值结果的硬核汤川模型在三维。我们的预测周围的一个固定的测试粒子和平面壁之间的密度是非常好的协议与模拟数据。自由液-汽界面的密度分布表明，随着温度向三相点降低，预期的振荡衰减到散装液体中，但幅度远小于标准平均场密度泛函预测的幅度。
2020-11-02 cond-mat.soft
Density Functional Theory of Inhomogeneous Liquids: II. A Fundamental Measure Approach
先前，已经示出了用于Lennard-Jones流体的直接关联函数可以通过硬球的直接关联函数、平均场尾部和构造成再现流体的（已知）体状态方程的芯区域中的简单线性校正的总和来建模（Lutsko，JCP 127，054701（2007））。在这里，这个模型是结合从基本测量理论的想法，建立一个密度泛函理论的自由能。该理论被证明可以准确地描述一系列非均匀条件，包括液-气界面、与硬壁接触的流体以及限制在狭缝孔中的流体。该理论给出了精确的定量预测的表面张力，包括其依赖于潜在的截止。它也服从两个重要的精确条件：直接关联函数与自由能对密度的泛函导数的关系，以及壁定理。
2008-04-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Explicit spatial description of fluid inclusions in porous matrices in terms of an inhomogeneous integral equation
我们研究了Lennard-Jones粒子和具有竞争相互作用范围的粒子-短程吸引和长程排斥（SALR）-在二维受控孔隙玻璃中构建的无序多孔介质中的流体包裹体。借助一个完整的二维Ornstein-Zernike方法，辅以一个完整的Ornstein-Zernike积分方程，我们明确地获得了吸附在多孔基质中的流体的空间密度分布和一个很好的近似的平均流体矩阵的相关性。结果表明，吸附Lennard-Jones（LJ）和SALR系统之间的显着差异。在后一种情况下，颗粒倾向于聚集成簇，占据多孔结构中的口袋和海湾，而LJ流体均匀地润湿多孔壁。与分子动力学模拟的比较表明，二维Ornstein-Zernike方法与超网链封闭以及流体-流体相关性的合理近似，可以提供一个精确的图像的吸附流体的空间分布对于一个给定的配置的多孔材料。
2014-09-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Particle Diffusivity and Free-Energy Profiles in Inhomogeneous Hydrogel Systems from Time-Resolved Penetration Profiles
提出了一种结合实验/理论的方法来同时确定渗透到非均匀水凝胶系统中的颗粒的扩散率和自由能分布。作为唯一的输入，需要来自不同穿透时间的标记示踪剂颗粒的荧光强度数据的任意归一化浓度分布。该方法适用于不同大小的葡聚糖分子，其渗透到由超支化聚甘油（hPG）枢纽共价交联的不同长度的聚乙二醇（PEG）链的水凝胶中。提取的葡聚糖体扩散系数同意与荧光相关光谱数据分别获得。葡聚糖扩散系数和水凝胶内的自由能的标度法被确定为葡聚糖质量的函数。包括葡聚糖以及PEG连接体柔性的弹性自由体积模型定量地描述了排斥性葡聚糖-水凝胶相互作用自由能，其具有空间起源，并且还表明水凝胶的网格尺寸分布相当宽，并且颗粒渗透由大的水凝胶孔主导。颗粒渗透到水凝胶中是空间颗粒-水凝胶相互作用，因此建议由涉及水凝胶孔径分布的尾部的弹性尺寸过滤机制来控制。
2020-09-07 cond-mat.soft
Local order variations in confined hard-sphere fluids
在近距离的两个表面之间限制的流体的成对分布对于各种物理、化学和生物现象具有根本重要性，例如溶液中大分子之间的相互作用、表面力和窄孔中的扩散。然而，与体相流体相比，非均匀流体的性质很少在对分布水平上进行研究。受最近的实验进展，在确定各向异性结构因素的约束流体，我们分析了理论上的各向异性对分布的原型硬球流体限制在两个平行的硬表面之间的第一性原理的非均匀流体统计力学。为此，我们引入了一个实验上可访问的整体平均局域密度关联函数，并研究其行为作为限制狭缝宽度的函数。在增加的限制表面之间的距离，我们观察到一个交替序列的强各向异性与各向同性的地方秩序。后者是由于球形颗粒的堆积挫折。这一观察结果突出了在对分布水平上研究非均匀流体的重要性。
2013-10-31 cond-mat.soft
Non-local effects in inhomogeneous flows of soft athermal disks
我们数值研究非局部效应对非均匀流动的软无热盘接近，但低于他们的干扰过渡。我们采用分子动力学来模拟柯尔莫哥洛夫流动，其中一个正弦流动轮廓与固定的波数是外部强加的，导致在空间上不均匀的剪切速率。我们发现，由此产生的流变学是强烈的波数依赖，和粒子迁移，而存在的，是不足以描述所产生的应力分布在一个传统的本地模型。我们表明，相反，应力分布可以捕获与非局部本构关系，占梯度到四阶。与屈服应力流体中的非局部流动不同，我们没有发现发散长度尺度的证据。
2018-07-17 cond-mat.soft
Phase diagram of SALR fluids on spherical surfaces
我们研究了限制在球体表面的硬核盘流体的相图，其相互作用势包含短程吸引力和长程排斥尾（SALR）。基于以前的工作中的散装，我们推导出一个稳定性标准的均匀相的流体，并定位一个区域的不稳定链接到存在一个负的最小值的相互作用势的球谐函数展开。该区域内的非均匀相的特征在于使用平均场密度泛函理论。我们发现几个不均匀的模式，可以分为三大类：簇晶体，条纹，气泡晶体，每个包含拓扑缺陷。有趣的是，虽然在大密度的非均匀相的周期性主要是由潜在的扩展的负最小值的位置，系统的有限大小诱导在较小的密度更丰富的行为。
2021-11-23 cond-mat.soft
Durotaxis in viscoelastic fluids
本研究提出主动粒子在空间不均匀粘弹性流体中的动力学理论，发现流体松弛时间梯度引发新型趋性机制，即流体中的趋硬性。
2024-11-06 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Cavitation nanopore in the dielectric fluid in the inhomogeneous, pulsed electric fields
讨论了在非均匀电场中，液体介质在有质动力电致伸缩力作用下纳米孔的产生和发展。它示出的电场的梯度在附近的破裂（空化纳米孔）大幅增加，并确定是否破裂增长或崩溃。液体（纳米孔）中的空化破裂倾向于沿着原始场的线拉伸。提出了与纳米孔的极点附近的二次破裂的产生相关联的击穿的机制。提出了纳米孔在水和油（分别为极性和非极性液体）中的延伸时间的估计。一个新的机制，纳米和亚纳秒击穿绝缘（Transformer）油，可以实现在附近的水微滴在现代纳秒高压设备被认为是
2014-12-19 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Pre-breakdown cavitation development in the dielectric fluid in the inhomogeneous, pulsed electric fields
我们考虑了在非均匀脉冲电场中电致伸缩应力的影响下，介电流体中出现的预击穿空化纳米孔的发展。结果表明，三个特征区域可以区分附近的针电极。在电场梯度最大的第一区域中，在电压纳秒脉冲期间发生的空化纳米孔可以生长到这样的尺寸，在该尺寸下，由孔内的场加速的电子可以获得足够的能量用于相对孔壁上的液体的激发和电离，即，满足击穿条件。在第二区域中，由电致伸缩引起的负压足够大以用于空化起始（其可以通过光学方法记录），但是，在电压脉冲期间，孔没有达到跨越其边界的电势差变得足以电离或激发水分子的尺寸。并且，在第三种情况下，由于负压水平不足，空化的发展是不可能的：在该区域中，自发产生的微孔在表面张力力的影响下不生长和塌陷。本文讨论了空泡孔的膨胀动力学及其最可能形状。
2014-12-01 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Integral equations for simple fluids in a general reference functional approach
利用自由能在非均匀平衡分布附近的泛函泰勒展开，导出了非均匀流体混合物的关联函数的积分方程。方程组是封闭的，通过引入一个参考功能的相关性超过二阶的密度差从平衡分布。显式表达式获得的能量所需的插入粒子的流体混合物的非均匀系统。该方法说明了一个简单的，截断的Lennard-Jones流体的状态方程的确定和分析的行为，这种流体附近的硬壁。的壁-流体积分方程表现出完全干燥和相应的共存密度是在良好的协议从标准（麦克斯韦）建设适用于散装流体。通过分析体相流体状态方程的维里/压缩性途径和Gibbs-Duhem关系，以及硬壁问题的接触密度求和规则和Gibbs吸附方程，检验了该方法的自洽性。对于体相流体，我们发现在临界区域外的稳定态具有良好的自洽性。对于硬壁问题，Gibbs吸附方程在吸附量较大的情况下，在近共存区得到了很好的满足;对于接触密度求和规则，由于Maxwell构式得到的气相共存密度与硬壁处完全干燥得到的共存密度略有不同，在近共存区得到了一定的偏差.
2004-10-07 cond-mat.soft
Mode expansion for the density profile of crystal-fluid interfaces: Hard spheres as a test case
我们提出了一种技术，用于分析全三维密度分布的平面晶体-流体界面的密度模式。这些密度模式也可以与结晶度序参数配置文件中使用的粗粒度，相场类型的静态和动态的晶体-流体界面的模型，是一个替代的结晶度序参量提取的模拟使用本地结晶度标准。我们说明了我们的硬球系统使用精细分辨，三维密度分布从密度泛函理论的基本措施类型的结果。
2012-03-16 cond-mat.soft
