Evaporation-triggered Wetting Transition for Water Droplets upon Hydrophobic Microstructures
当放置在粗糙的疏水表面上时，直径大于几毫米的水滴可以很容易地形成珍珠，因为它们处于Cassie-Baxter状态，其中气穴被困在水滴下面。有趣的是，自然蒸发过程可以使这种Fakir液滴进入完全润湿（Wenzel）状态。我们的显微镜观察与透明的疏水微结构上的蒸发液滴的同时侧视图和仰视图阐明了水填充动力学和这种蒸发触发的过渡机制。对于本发明的材料，当水滴尺寸减小到半径为几百微米时发生润湿转变。我们提出了一个一般的全球能源参数，估计界面能取决于液滴的大小，并可以占过渡的临界半径。
2009-09-28 cond-mat.soft
Effects of hydrophobic solute on water normal modes
水的振动模式会被外部溶质显著改变;当溶质是疏水性的时，这变得特别重要。在这项工作中，我们研究了一个微小的疏水物，甲烷，对水的正常模式的影响，使用小集群为基础的谐波正常模式分析含水甲烷系统。我们估计了振动态密度和红外光谱密度。我们比较的甲烷-水的数据与散装水的响应。我们分解这些模式的基础上不同的振动特性。拉伸弯曲分解反映了甲烷不对称拉伸模式和水对称拉伸模式之间的显著耦合。我们研究的甲烷-水数据的对称性的中心水分子的振动，并发现不对称的模式没有贡献。我们还发现甲烷分子的非零贡献振动模在自然界中是非常局域化的。
2021-05-03 cond-mat.soft
Curvature Dependence of Hydrophobic Hydration Dynamics
我们采用分子动力学模拟研究了疏水球形溶质附近水动力学的曲率依赖性。对于这两个，横向和垂直的扩散，以及H-键动力学的水在第一水化壳，我们发现一个非单调的溶质大小的依赖性，表现出极端接近众所周知的结构交叉长度尺度疏水水化。此外，我们发现了一个明显的反常扩散的水平行于小溶质的表面移动，然而，可以解释的拓扑结构效应。溶质曲率，水的结构和动力学之间的密切联系对我们理解异质生物分子表面的水合动力学具有重要意义。
2015-04-08 cond-mat.soft
Water transport through functionalized nanotubes with tunable hydrophobicity
分子动力学模拟被用来研究水通过由疏水和亲水原子组成的纳米管的占据和流动，纳米管被布置在蜂窝晶格上以模拟官能化的碳纳米管（CNT）。我们考虑TIP 3 P水通过具有不同亲水原子分数（f）的（6，6）CNT的窄通道的单列运动。亲水性原子的各种排列被用来产生沿着管具有单独的疏水/亲水域以及两种类型的原子的随机混合物的异质纳米管。发现纳米管通道内的水占有率作为f的函数非线性地变化，并且一小部分亲水原子（f ~ 0.4）足以诱导纳米管的自发和连续填充。有趣的是，通道内水分子的平均数量和通过纳米管的水通量对亲水原子的特定排列的敏感性低于对分数f的敏感性。对于水通量对f的依赖性，观察到两种不同的状态-对于f < 0.4，通量作为f的函数近似线性增加，并且对于更高的f值，通量几乎没有变化，类似于水占有率的变化。我们能够定义纳米管原子和水的氧之间的有效相互作用强度，基于疏水性和亲水性纳米管原子和水之间的相互作用强度的线性组合，可以定量地捕获所观察到的行为。
2015-03-12 cond-mat.soft
Thermodynamics, Structure, and Dynamics of Water Confined between Hydrophobic Plates
我们进行分子动力学模拟的512个水状分子，通过TIP 5 P电位相互作用，并被限制在两个光滑的疏水板，由1.10 nm的分离。我们发现水的反常热力学性质相对于体相向低温移动了$\approx 40$ K。承压水的动力学和结构类似于在较高温度下的散装水，与热力学异常向较低温度的转变相一致。由于这种$T$位移，我们的承压水模拟（低至$T = 220$ K）没有达到足够低的温度来观察使用TIP 5 P势在$T\approx 215$ K下发现的本体水的液-液相变。我们发现，不同的晶体结构，可以形成两个不同的分离的板，0.7 nm和1.10 nm，没有对应的散装系统，并讨论相关的实验承压水。
2005-07-05 cond-mat.soft
Cavity-ligand binding in a simple two-dimensional water model
在等温等压系综中，通过Monte Carlo计算机模拟，我们研究了疏水配体与各种曲率（平面，凸和凹）的疏水表面的相互作用。一个简单的水，疏水配体和表面的二维模型。研究了水分子限制在分子表面附近的水合/去汗现象。一个显着的去湿的疏水表面一起观察到接近表面的水分子的重新取向。形成氢键网络以容纳靠近表面以及超出第一水化壳的空腔。在具有大曲率的凹表面的情况下，效果最强烈地显著。该简化模型可进一步用于评价疏水配体对接的热力学指纹。
2016-03-07 cond-mat.soft
A lattice model of hydrophobic interactions
氢键是根据水分子之间质子的虚拟交换来建模的。一个简单的晶格模型进行了分析，使用的思想和技术，从金属中的相关电子理论。合理的参数重现观察到的幅度和温度依赖性的替代杂质和水之间的疏水相互作用在这个晶格。
2006-11-03 cond-mat.soft
Dynamics of 2D Monolayer Confined Water in Hydrophobic and Charged Environments
利用分子动力学模拟，我们研究了水的类水TIP 5 P模型在亲水和疏水限制下的动力学行为。我们发现，在极端的nanocofinement的情况下，只有一个分子层之间的限制表面的水，水的动力学仍然是Arrhenius与一个非常高的活化能高达高温。在极性（亲水性）约束的情况下，水的中间时间尺度动力学被急剧修改，大概是由于偶极子与由于表面电荷引起的有效电场的瞬态耦合。具体地说，我们发现，在极性表面的存在下，单层水的动力学显示异常区域-即横向均方位移显示了一个独特的超扩散中间时间尺度行为，除了弹道和扩散制度。我们通过提出一个简单的模型来解释这些发现。此外，我们发现，禁闭和表面极性改变振动态密度，特别是我们看到的增强的低频集体模式相比，散装水禁闭。最后，我们发现，晶体-取向耦合的长度尺度随着表面极性的增强而增大。
2010-05-13 cond-mat.soft
Dynamical Transitions of Supercooled Water in Graphene oxide Nanopores: Influence of Surface Hydrophobicity
采用分子动力学模拟研究了氧化石墨烯纳米孔中强约束水和轻度过冷水的动力学交叉现象。在相反的研究，禁闭是用来研究散装水的性质，我们感兴趣的是在没有任何散装水的情况下，强承压水的动态过渡。氧化石墨烯表面的物理化学性质对动态转变的影响是通过改变疏水性的程度上的限制表面上放置在10埃的表面间分离，。所有的动力学量显示一个典型的放缓的温度从298到200 K降低，然而，过渡的性质是一个不同的功能的表面类型。在237 K的交叉温度下，亲水区和疏水区之间的水在扩散系数和旋转弛豫时间上表现出从强到强的动力学转变，在238 K时，$α$弛豫时间表现出从弱到强的动力学转变.所观察到的交叉温度远高于本研究中使用的SPC/E水模型的凝固点，表明这些动态转变可以发生在没有大体积水的情况下，在强约束下的温和过冷。相比之下，限制在亲水性孔隙中的水在整个温度范围内显示出单一的Arrhenius能垒。我们的研究结果表明，除了限制，表面的性质可以发挥关键作用，在确定水的动力学过渡过冷。
2020-03-06 cond-mat.soft
Hydrophobic interactions with coarse-grained model for water
将积分方程理论应用于水的粗粒模型，研究了疏水溶质间平均力的势。理论被证明是在良好的协议与现有的模拟数据甲烷-甲烷和富勒烯-富勒烯在水中的平均力的潜力，平均力的潜力也被分解成它的熵和熵的贡献。模式耦合理论被用来计算水的自扩散系数，以及一个稀的疏水性溶质的扩散系数，与分子动力学模拟的结果被发现很好的协议。
2011-05-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Critical surface phase behavior governs hydrophobic attraction between extended solutes
本文通过分子动力学模拟和基于临界干燥标度理论的形态学模型，揭示疏水吸引由表面相行为主导，并证明其逆温度依赖源于溶剂化壳层的快速热膨胀。
2025-09-24 cond-mat.soft
The dependence of hydrophobic interactions on the solute size
基于我们最近对疏水效应的物理起源的研究，这是适用于调查的溶质尺寸的疏水相互作用的依赖性。当两种相同的疏水性溶质溶解于水中时，测定了水合自由能，并计算出临界半径（Rc）为3.2埃。以Rc为参考，溶解行为可分为初始和疏水溶剂化过程。这些可以通过对C60-C60富勒烯在水中和CH4-CH4分子在水中的分子动力学模拟来证明。在C60富勒烯与水的缔合过程中，随着C60富勒烯之间的分离度降低，疏水作用可分别分为H1w和H2s疏水过程。此外，可以推导出，最大化氢键提供了疏水溶质在水中缔合的驱动力。
2018-03-06 cond-mat.soft physics.chem-ph
Critical behavior of a water monolayer under hydrophobic confinement
水的性质可以有一个很强的依赖于约束。在这里，我们考虑一个水单分子层nanobolized疏水平行壁之间的条件下，防止其结晶。我们调查，通过模拟的多体粗粒水模型，液体的性质是如何受到约束。我们表明，通过研究的响应函数和相关长度，并通过执行有限尺寸标度的适当的序参数，在低温下的单分子层进行液-液相变结束在一个临界点的普遍性类的二维（2D）伊辛模型。令人惊讶的是，通过减小壁的线性尺寸L，保持壁间距h恒定，我们发现对于L/h~50的液-液临界点的普适性类，即对于与其延伸相比小的单层厚度，存在2D-3D交叉。这一结果与简单液体的实验结果（L/h~5时发生交叉）有很大不同，与实验结果和原子模拟结果一致。我们揭示了这些发现表明，它们是一个后果的强协同性和低配位数的氢键网络的特点水。
2014-03-21 cond-mat.soft
Water jet rebounds on hydrophobic surfaces : a first step to jet micro-fluidics
当水射流冲击固体表面时，它会产生所谓的水跃，每个人都可以在厨房的水槽中观察到。其特征在于，由于毛细力和重力，由表面的圆形上升限定的薄液体片。在这种现象中，冲击引起几何过渡，从圆柱形的射流到二维的薄膜。一个真正的射流反弹固体表面上，其中圆柱形的几何形状是保存，从来没有被观察到。在这里，我们通过实验证明，水射流可以冲击固体表面而不会不稳定。取决于冲击射流的入射角、其速度和基底的疏水性程度，射流可以i）以固定的反射角在表面上反弹，ii）落在表面上并产生支撑射流，或者iii）不稳定，发射液滴。毛细管力是占主导地位的亚毫米级的射流规模在这项工作中考虑，随着基板的疏水性。在这封信中提出的结果知道为什么这种毛细水跃引起这种意想不到的射流反弹现象的根本问题。这项研究还提供了新的和有前途的可能性，处理少量的水通过“射流微流体”
2010-09-28 cond-mat.soft
Temperature Dependence of the Hydrophobic Hydration and Interaction of Simple Solutes: An Examination of Five Popular Water Models
我们研究了五种不同的流行的刚性水模型（SPC，SPCE，TIP 3 P，TIP 4P和TIP 5 P），使用MD模拟，以研究非极性Lennard-Jones溶质的疏水水合和相互作用作为温度的函数之间的范围在$275 {K}$和$375 {K}$。对于所有研究的模型和状态点，我们计算了惰性气体和甲烷的过剩化学势。所有水模型都表现出太小的水合熵，但表现出明显的层次结构。TIP 3 P显示最差的协议与实验，而TIP 5 P是最接近的实验数据在较低的温度和SPCE是最接近的在较高的温度。受Hummer等人（{ \em Chem.Phys.} 258，349-370（2000））表明，不同模型和真实水之间的差异可以基于恒定压力下的密度曲线来解释。此外，在环境条件下（TIP 5 P，SPCE和TIP 4P）的水结构的模型，给出了一个很好的代表性与实验数据比SPC和TIP 3 P显示出相当好的协议。通过一系列60 ns的模拟，我们直接计算了氙粒子间的疏水相互作用，发现缔合作用的温度依赖性与溶剂化熵的强度有关。尽管如此，模型之间的差异似乎需要一个更详细的分子图像。TIP 5 P模型显示了迄今为止最强的温度依赖性。建议的密度重新缩放也适用于氙-氙接触对配置，表明存在一个温度，疏水相互作用变成纯粹的排斥。预测的氙在真实水中的关联表明存在一个强烈的变化与温度。
2004-01-09 cond-mat.soft
Crossovers in supercooled solvation water: Effects of hydrophilic & hydrophobic interactions
我们使用系统的8 ns从头计算分子动力学（AIMD）研究水的结构和动力学的散装，并接近两个疏水和亲水（羰基）基团的四甲基脲（TMU）。我们观察到交叉的动力学行为周围的疏水基团在$T_X = 256 \pm 4$ K和另一个在$265 \pm 5$ K相关的水-水和水-羰基氢键（HBs）的相对强度。对于体相水，弛豫时间表观发散的温度位于$T_c = 210 \pm 10$ K。为了更好地确定亲水羰基所产生的影响，将水与甲烷分子的系统用作参考。这些发现与蛋白质在溶液中的结构和热力学转变有关，也可能在蛋白质的冷变性机制中发挥作用。
2015-05-07 cond-mat.soft physics.chem-ph
Connecting water correlations, fluctuations, and wetting phenomena at hydrophobic and hydrophilic surfaces
我们用分子模拟的方法研究了从疏水到亲水的固体表面的横向水-水相关性与润湿现象之间的联系，在超疏水表面附近，这种相关性是长程的，系统跨越的，并且可以用毛细波理论很好地描述。随着地表水吸引力的增加，相关性被淬灭。在长程相关消失的临界引力处，垂直于表面的密度分布从S形变为层状，流体开始润湿表面。水和Lennard-Jones流体都显示了这种行为，突出了基础物理学的普遍性。
2014-09-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
How water meets a very hydrophobic surface
在水和疏水表面之间是否有一个低密度区域（“间隙”）？以前的X射线/中子反射率结果一直不一致，因为效果（如果有的话）是次分辨率的表面研究。我们已经使用X射线反射率来探测水和更疏水的光滑表面之间的界面。耗尽区宽度随接触角而增加，并变得大于分辨率，从而允许确定性测量。预测在这个接口大的波动，但是，我们发现，他们的界面粗糙度的贡献太小，无法测量。
2010-06-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Absence of a Diffusion Anomaly in Water Perpendicular to Hydrophobic Nanoconfining Walls
我们进行了分子动力学模拟，以调查在垂直于两个疏水限制壁的方向上的TIP5 P水的扩散运动。为了计算扩散系数，我们使用特征停留时间的概念，该特征停留时间是从停留时间概率分布函数的指数衰减计算的。我们发现，水的扩散异常，增加扩散后压缩，是不存在的方向垂直于围壁下降到我们模拟的最低温度，220 K，而有一个扩散异常，类似于散装水，在平行于墙壁的方向。不存在扩散异常可能主要是由于纳米限制，而不是由于限制壁的疏水性质。
2007-11-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Evidence of Epitaxial Growth of Molecular Layers of Dissolved Gas at a Hydrophobic/Water Interface
水在某些固体表面上的非润湿现象已经被深入研究了几十年，但疏水/水界面的性质仍然存在争议。在这里，水/石墨界面的高灵敏度原子力显微镜进行了研究。我们显示出石墨表面上的外延单层的成核和生长的证据，可能是由于溶解在水中的氮分子的吸附。随后的吸附过程类似于异质外延中的层加岛（或Stranski-Krastanov）生长模式。这一发现强调了在各种水界面的气体分离的重要性，并可能解开许多难题，特别是在固体/水界面和散装水的性质和所谓的纳米气泡的高稳定性。基于疏水效应，我们提出溶解在水中的气体分子可以聚集成团簇在本体水以及在固体/水界面。当团簇生长到临界尺寸以上时，它会转变为气泡，这可以解释水中气泡的形成或成核。
2012-03-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Spectroscopic Signatures of the Dynamical Hydrophobic Solvation Shell Formation
当水中的亲水性溶质突然变成疏水性物质时，例如，通过光电离，在几皮秒的时间尺度上在溶质周围形成一层水合水分子。我们研究了动态建立的水化壳周围的疏水性溶质的基础上，随时间变化的介电连续模型。有关溶剂的信息是光谱提取的测试偶极子内的静态Onsager球在非平衡溶剂的弛豫动力学。的生长过程中描述的现象在两种方法。首先，我们考虑一个随时间变化的水化层的厚度从零增长到一个有限的值在有限的时间。第二，我们假设一个时间依赖的复介电常数在一个有限的层区域周围的Onsager球。该层被建模为具有慢得多的波动动力学的连续电介质。我们发现一个随时间变化的频率偏移下降到蓝色的偶极子的共振吸收，连同一个动态减小的线宽，相比散装水。蓝移反映了对本体溶剂的氢键网络所做的功，并且是可直接测量的量。我们的结果与碘在水中的疏水溶剂化实验一致。
2022-01-30 cond-mat.soft
How the Liquid-Liquid Transition Affects Hydrophobic Hydration in Deeply Supercooled Water
我们使用TIP 5 P-E模型通过广泛的计算机模拟来确定液态过冷水的相图[J. Chem. Phys. { \bf 120}，6085（2004）]。我们发现，在过冷范围内的水转化成低密度液体强烈增强了疏水颗粒的溶解度。水转化为四面体结构的液体伴随着最小的水合熵和焓。溶剂化热容量的符号的相应变化指示疏水水合的一个特征签名的损失。所观察到的行为被发现是定性地根据Garde等人的信息理论模型的预测。{ \bf 77}，4966（1996）]。
2005-03-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Liquid-liquid phase transition of water in hydrophobic and hydrophilic pores
在Gibbs系综下模拟了禁闭对水的液-液相变的影响。在沿着液体-蒸气共存曲线冷却时，受限水经由一级相变（如在本体中）或以依赖于孔亲水性的连续方式经历从正常水到强四面体水的转变。在所有的情况下，转变温度只是轻微移动的限制。这与实验观察到的限制对水的脆到强转变的温度的弱影响一致。
2006-06-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Reduction of the hydrophobic attraction between charged solutes in water
利用分子动力学模拟研究了两种纳米级溶质在水中的相互作用力。宏观考虑预测溶质之间的疏水吸引力的强烈减少，当后者被充电。这一点通过模拟得到证实，该模拟指出了接触时带相反电荷的溶质之间的有效力的惊人恒定性，而带相同电荷的溶质导致正负对之间的显著不同的行为。后者表现出以前在一些胶体分散体中观察到的“类电荷吸引”现象。
2003-10-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Bubble formation in water with addition of a hydrophobic solute
我们表明，在共存曲线（CX）之外的单组分液体中添加少量溶质时，可以发生相分离。过渡区的溶质浓度随气液溶剂化化学势差的增大而减小。${\rm O}_2$是一种典型的成泡溶质，在环境液态水中具有温和的疏水性，其临界温度低于水。当周围的液体压力高于饱和蒸汽压$p_{cx}$时，这种溶质可以从液体中排出以形成气体区域。这种溶质诱导的气泡形成是一个一级转变的散装和部分干燥的墙壁上，而一个气体膜上的一个完全干燥的墙壁上不断增长。我们建立了一个气泡自由能$ΔG$为散装和表面气泡与一个小的体积分数$ϕ$。在拉普拉斯压力平衡下，它成为气泡半径$R$的函数。然后，对于足够大的溶质密度以上的阈值，$ΔG$表现出局部最大值在临界半径和最小值在平衡半径。我们还研究溶质诱导的成核发生在CX外，大于临界半径的气泡生长，直到达到平衡。
2015-05-29 cond-mat.soft
Functionality and Protein-Water Interactions
蛋白质的结构呈现出由螺旋和环组成的二级元件。几个水的疏水性尺度与两个重复蛋白质的功能的比较表明，这些二级元素具有水诱导的中程秩序，有时是相似的，但也可以是互补的，结构顺序。这些迄今为止的“幻影”序参量的研究有望在蛋白质动力学理论的影响深远的增量改进。该理论的一个副产品是对不同疏水性尺度的可靠性的独立评估。
2008-03-02 cond-mat.soft
Structural properties and liquid spinodal of water confined in a hydrophobic environment
我们提出了一个计算机模拟研究的结果TIP4P水被限制在一个疏水无序矩阵的软球过冷时的结晶性能。水的氢键网络似乎保存在这种疏水限制。尽管如此，观察到由于几何约束的氢键的平均数的减少。从350 K到210 K计算了旋节线的液相分支。相同的热力学方案的散装被发现：调幅曲线是单调下降。最大密度线弯曲，避免了与旋节线交叉。然而，最大密度线和旋节线都向更高的压力和更低的温度移动。
2008-04-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Putting water on a lattice: The importance of long wavelength density fluctuations in theories of hydrophobic and interfacial phenomena
空气-水界面物理学在现代疏水效应理论中起着核心作用。然而，实现这些理论，一直受到阻碍的困难，解决波动的形状，这样的软界面。我们表明，这一挑战是一个基本的后果映射到离散的自由度的长波长密度变化。从晶格模型中的表面粗糙度的研究，我们占所产生的非线性简单，但准确。模拟结果表明，这种方法捕捉复杂的溶剂化行为定量。
2013-07-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Microphase separation in oil-water mixtures containing hydrophilic and hydrophobic ions
我们发展了一种基于格子的蒙特卡罗模拟方法，能够处理带电混合物的介电异质性。使用这种方法，我们研究了含有拮抗盐的油水混合物，具有亲水性阳离子和疏水性阴离子。我们的模拟揭示了几个阶段与空间调制的溶剂组合物，其中的离子分配之间的富水和贫水区域根据其亲和力。除了最近观察到的层状相，我们发现管状，液滴，甚至gyroid相让人想起那些发现在嵌段共聚物和表面活性剂系统。有趣的是，这些结构源于离子介导的相互作用，其允许通过浓度、离子性质和温度来调节相行为。
2017-09-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Orientational order as the origin of the long-range hydrophobic effect
在两个浸入水中的疏水表面之间的长距离吸引力被观察到随着它们的分离呈指数下降-这种有效力的距离依赖性被称为疏水力定律（HFL）。我们通过研究浸没在2D Mercedes Benz水模型中的两个平行杆之间的距离依赖性吸引来探索HFL的微观起源。这个模型被发现表现出一个定义良好的HFL。虽然这一现象是传统的密度依赖性理论解释，我们确定的方向，而不是密度，作为相关的序参量。密度的变化范围明显小于取向不均匀性的变化范围。后者与观察到的疏水力距离相当。在大的分离处，杆之间的吸引力主要来自由两个杆在水中产生的向内传播的相反取向的异质性之间的相消干涉。当杆靠近时，干扰增加，导致系统的不均匀性降低，同时自由能降低，从而产生有效吸引力。我们注意到在吸引区域开始时形成六边形冰状结构，这表明亚稳态自由能最小值可能在HFL的起源中起作用。
2015-04-06 cond-mat.soft
Thermodynamics of Water Entry in Hydrophobic Channels of Carbon Nanotubes
实验和计算机模拟表明，水自发地填充碳纳米管的疏水空腔。为了从热力学的角度对这一现象进行定量分析，我们采用两相热力学（2PT）方法计算了单壁碳纳米管中水分子的平移熵和旋转熵，结果表明，水分子在碳纳米管中能量的增加可以通过旋转熵的增加得到补偿。承压水与本体水处于平衡状态，在模拟结果的精度范围内，承压水的单位水分子亥姆霍兹自由能与本体水的单位水分子亥姆霍兹自由能相同。限制在碳纳米管与散装水的水分子的平移和旋转光谱的比较显示显着的位移的光谱峰的位置是直接相关的管半径。
2011-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Ions at hydrophobic interfaces
我们认为，kosmotropes保持强烈的水化在附近的疏水表面，而离液剂失去其水化壳，可以成为吸附到界面。吸附的机制仍然是一个争论的主题。我们认为，有两个驱动力的阴离子吸附：疏水空化能和水的界面静电表面电位。虽然空化对离子吸附的贡献现在被广泛接受，但静电表面电位的作用却不太清楚。困难的是，甚至这个潜在的符号是一个有争议的主题，从头算和经典力场模拟预测静电表面电位的相反符号。在本文中，我们将认为，强阴离子吸附中发现的极化力场模拟是人工静电表面电位存在于经典的水模型的结果。我们将表明，如果吸附的阴离子是大的可极化力场模拟预测的，过量的表面张力的碘化钠溶液将是强烈的负，相反的实验测量。虽然重卤化物的大极化率是一个基本属性，必须包括在现实的建模的电解质溶液，我们认为，点电荷水模型，研究到目前为止，是不兼容的极化离子力场时，平移对称性被打破。未来的目标应该是发展具有非常低的静电表面电位的水模型。我们相信，这样的水模型将是兼容的极化力场，然后可以用来研究离子与疏水表面和蛋白质的相互作用。
2018-02-13 cond-mat.soft
The nature of the hydrophobic interaction varies as the solute size increases from methane's to C60's
本研究通过计算机模拟，在溶质-溶剂弱吸引作用不变的条件下，揭示了溶质尺寸从甲烷级增至富勒烯级时疏水相互作用的定性变化及相关微观机制。
2024-11-02 cond-mat.soft
Effects of lengthscales and attractions on the collapse of hydrophobic polymers in water
我们目前的结果从广泛的分子动力学模拟的疏水聚合物在明确的水的崩溃过渡集中在理解的疏水表面的长度尺度和有吸引力的相互作用对折叠的影响。疏水聚合物显示抛物线，蛋白质样，温度依赖性的展开自由能。小的有吸引力的聚合物的折叠状态在300 K下是勉强稳定的，并且可以通过加热或冷却来展开。增加长度尺度或降低聚合物-水吸引力显著稳定折叠状态，前者由水合贡献主导。该水合作用贡献可以通过表面张力模型$ΔG=γ(T)ΔA$来描述，其中表面张力$γ$是长度尺度依赖性的并且随温度单调减小。所得到的水合熵随聚合物长度尺度的变化与Huang和Chandler（Proc.Natl. Acad.科学，97，8324-8327，2000），其解释了在蛋白质折叠热力学中观察到的熵收敛的模糊。水的结构分析表明，聚合物-水疏水界面是软的，弱去湿，其特征在于增强界面密度波动。这种界面的形成，诱导聚合物折叠，是强烈反对的焓和熵的青睐，类似于汽-液界面。
2007-01-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Water Density Fluctuations Relevant to Hydrophobic Hydration are Unaltered by Attractions
散装水的密度波动的理解作出了重大贡献，我们的理解理想化的，纯粹的排斥性疏水溶质的水合作用和相互作用。为了类似地告知具有与水的分散相互作用的现实疏水溶质的水合作用，在这里，我们表征了在对应于溶质-水吸引力的吸引场的存在下的水密度波动。我们发现，当吸引场只作用在溶质水化壳层，而不是在溶质核，它不会显着改变水的密度波动在溶质核区域。我们进一步发现，对于广泛的溶质的大小和吸引力的强度，打开在散装水的吸引力领域的自由能准确地捕获的线性响应理论。我们的研究结果还提出了更有效地估计散装水和界面处的现实溶质的水合自由能的策略。
2015-02-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Long-Range Attraction between Graphene and Water/Oil Interfaces
本研究通过力谱法直接测量了水隔开的疏水固体与液体间的长程吸引力，发现其超出DLVO理论预期，并提出气泡与界面分子重排机制，为乳液等胶体现象提供新见解。
2023-12-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Structural and dynamical properties of nanoconfined supercooled water
大量的水呈现出大量的结晶冰和无定形冰。已知疏水性纳米限制会影响水形成冰的趋势并降低融化温度。然而，在纳米约束的冰相的系统研究是阻碍了在非常低的温度下模拟的计算成本。在这里，我们开发了一个粗粒度的模型，在疏水纳米约束的水单层和研究冰的形成蒙特卡罗模拟。我们发现两个冰相：低压下的低密度结晶冰和高压下的高密度六角冰，即液态冰和高密度结晶冰之间的中间相。
2011-02-14 cond-mat.soft
Structure and Depletion at Fluoro- and Hydro-carbon/Water Liquid/Liquid Interfaces
两个油/水（液体/液体）界面的X-射线反射率研究的结果是不一致的，最近的预测在疏水/水界面的蒸汽状耗尽区的存在。其中一种油，全氟己烷，是一种碳氟化合物，其与水的超疏水界面提供了一个严格的测试耗尽层的存在。另一种油庚烷是碳氢化合物，因此与生物分子疏水性的研究更相关。这些结果与水与软疏水材料的亚埃接近度一致。
2008-07-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Protein folding mediated by solvation: water expelling and formation of the hydrophobic core occurs after the structure collapse
利用一个极简模型研究了蛋白质折叠中天然结构的结构搜索和去溶剂化之间的相互作用。这些结果支持折叠机制，其中蛋白质的大部分结构形成是在水从疏水核心排出之前实现的。这种观点将水分排出效应整合到蛋白质折叠的漏斗能量景观理论中。显示了SH3蛋白的实验结果的比较。在折叠转变之后，发现了具有部分溶剂化的疏水核心的接近天然的中间体。这个转变之后是最后一步，该步骤合作地将水分子从部分水合的蛋白质核心中挤出。
2002-03-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio
The Hydrophobic Interaction Induced Strengthening of Hydrogen Bond in Water-DMSO Binary Mixture
本研究通过模拟揭示水-DMSO氢键寿命异常延长的机制源于疏水甲基自聚集的笼蔽效应，并建立非线性反馈模型解释粘度组成依赖性，提出新序参数自由能面及二维TSRT计算验证。
2024-04-19 cond-mat.soft
Hydrophobic Polyelectrolytes in Better Polar Solvent. Structure and Chain Conformation as seen by Saxs and Sans
在本文中，我们证明了溶剂质量的影响上的半稀溶液的疏水性，部分磺化聚苯乙烯磺酸盐的结构。使用两种溶剂：（i）水和有机溶剂的混合物：THF，其也是轻微极性的;（ii）DMSO，极性有机溶剂。在情况（i）中，SAXS研究表明，疏水性水溶液（PSS）的结构-即从所有链的散射，其特征在于最大值（“散射峰”）取决于通过有机溶剂THF的添加量的溶剂质量。当磺化速率较低时（更疏水的磺化），这种依赖性更明显。有人提出，当THF被添加，链构象演变从珍珠项链形状已经在纯水中报道，在纯水中的构象完全磺化PSS，这是字符串一样，也如先前报道的。相反地，对于亲水性聚合物AMAMPS，在水溶液中添加THF时不发生析出。在情况（ii）中，SANS研究直接表明，当PSS溶解在有机极性溶剂如DMSO中时，PSS可以表现为经典的亲溶剂性溶剂：结构（总散射）以及形状因子（通过SANS使用零平均对比度方法测量的单链散射）与电荷含量无关，与曼宁凝聚一致，并且与纯水中完全带电的PSS链的一个相同，其在半稀释状态下具有经典的双折射行为。
2010-01-13 cond-mat.soft
Dynamically Slow Processes in Supercooled Water Confined Between Hydrophobic Plates
我们研究了低温下疏水平面之间的水动力学。在不同的压力下，我们观察到不同的行为，我们理解的氢键动力学。在高压下，氢键网络的开放结构的形成被抑制，并且表面可以通过降低温度而快速脱水。在较低的压力下，氢键的快速有序化产生的异质性，负责强的非指数行为的关联函数，但没有强烈的相关时间的增加。在非常低的压力下，氢键网络的逐渐形成是导致相关时间大幅增加的原因，并且最终导致系统和脱水过程的动力学停滞。
2009-06-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Hydrophobic and ionic-interactions in bulk and confined water with implications for collapse and folding of proteins
水和水介导的相互作用决定了蛋白质折叠、蛋白质聚集和在有限空间中自组装的热力学和动力学。为了深入了解水在折叠问题中的作用，我们描述了一些相关模型系统的计算机模拟。二十烷的塌缩动力学表明，在排出水时，线性烃链采用具有1.5圈的有序螺旋发夹结构。二十烷分子的二聚体的结构具有两个彼此垂直堆叠的有序螺旋发夹。作为研究受限空间中折叠的前奏，我们使用模拟来了解纳米液滴中疏水和离子相互作用的变化。在纳米水滴中，疏水和带电物种的溶剂化发生了剧烈的变化。疏水性物种定位在边界处。离子在水密度低的边界处的倾向随着电荷密度的降低而增加。疏水性、极性和带电残基之间的相互作用在密闭空间中也发生了深刻的变化。使用计算机模拟的结果，并占链熵损失后限制，我们认为，然后证明，使用模拟在明确的水，通用两亲性肽序列的有序状态应稳定在圆柱形纳米孔。
2011-05-05 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Molecular Scale Hydrophobicity in Varying Degree of Planar Hydrophobic Nanoconfinement
我们已经研究了分子尺度的非极性溶质，氩，限制在疏水平面表面与不同的限制宽度。具体地说，我们发现，疏水性表现出非单调的行为与限制宽度。虽然疏水性通常是大的相比，散装值，我们发现一个狭窄的范围内的限制宽度的疏水性显示类似的值，在散装水。此外，我们开发了一个简单的模型，考虑到在nanocolinated几何形状的熵的变化，这使我们能够计算潜在的溶质之间的平均力的条件变化，从散装到不同程度的平面nanocolination。我们的研究结果是重要的，在理解纳米约束诱导的非极性聚合物的稳定性，气体的溶解度，并可能有助于设计更好的系统，提高石油采收率。
2015-01-24 cond-mat.soft
How Nanobubbles Nucleate at a Hydrophobic/Water Interface
疏水/水界面的实验研究往往返回有争议的结果，可能是由于未知的作用，在接口处的气体积聚。在这里，在先进的原子力显微镜的初始演化的含气体结构在高度有序的热解石墨/水界面，流体相首先出现为圆形润湿层约0.3 nm厚，后来转化为帽形纳米结构（界面纳米气泡）。二维有序域的成核和增长，随着时间的推移外或在周边的流体区域，最终限制增长的流体区域的垂直方向。我们确定，界面纳米气泡和流体层具有非常相似的机械性能，这表明与水的低界面张力和类液体性质，解释了它们的高稳定性及其在边界滑移和气泡成核中的作用。这些有序区域可能是界面亲水性气体水合物和/或长期寻求的化学表面不均匀性，导致接触线钉扎和接触角滞后。亲水有序结构域的逐渐成核和生长使得原始均匀的疏水/水界面随着时间的推移变得更加不均匀，这将对影响各种现象的界面性质产生重大影响，包括在水中的相互作用、化学反应以及生物分子的自组装和功能。
2015-12-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Density depletion and enhanced fluctuations in water near hydrophobic solutes: identifying the underlying physics
我们调查的起源的密度耗尽和增强的密度波动，发生在附近的一个扩展的疏水性溶质的水。我们认为，这两种现象是残留的临界干燥表面相变，发生在液-汽共存的宏观平面极限，即。作为溶质半径$R_s\to\infty$。专注于密度剖面$ρ(r)$和一个敏感的空间测量波动，局部压缩性剖面$χ(r)$，我们开发了一个标度理论，它表示的程度的密度耗尽和增强的压缩性方面的$R_s$，溶质-水的吸引力的强度$\varepsilon_s$，和偏离液-汽共存$δμ$。测试的预测对经典的密度泛函理论的一个简单的溶剂和大正则蒙特卡罗模拟的流行的水模型的结果，我们发现，该理论提供了一个坚实的物理基础，了解水的行为在疏水。
2022-01-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A water structure indicator suitable for generic contexts: two-liquid behavior at hydration and nanoconfinement conditions and a molecular approach to hydrophobicity and wetting
本研究提出一种适用于水合、纳米限域等通用场景的新型水结构指数，揭示水的双液行为分子机制，可准确度量疏水性、预测润湿转变，为生物物理与材料科学领域研究水的作用提供新工具。
2024-04-13 cond-mat.soft
The directional nature of hydrophobic interactions: Implications for the mechanism of molecular recognition
本文在总结近年来疏水相互作用研究的基础上，着重探讨了疏水相互作用的方向性。这意味着疏水相互作用取决于相对取向，因为溶质倾向于在水中聚集。在H1w过程中，它们以较低的能垒在特定方向上相互吸引，直到它们的表面接触。在H2S过程中，为了使水的氢键最大化，溶质在特定方向上聚集以使它们的表面积与体积之比最小化。此外，随着它们之间的距离减小，溶质之间的短程相互作用变得更强。此外，这些都可以通过使用分子动力学模拟计算的平均力（PMF）的潜力证明。在此基础上，提出了疏水驱动模型来理解水中分子识别的特异性和亲和性。
2020-11-24 cond-mat.soft physics.chem-ph
Long Distance Correlations in Molecular Orientations of Liquid Water and Shape Dependant Hydrophobic Force
在环境条件下，液态水具有在文献中众所周知的短程密度相关性。令人惊讶的是，大规模的分子动力学模拟揭示了一个不寻常的长距离的偶极-偶极取向相关性的“纵向”的一部分。它在75 μ m处也不为零，在溶剂化区以外，它以指数方式下降，相关长度约为24 μ m。数值结果表明，偶极-偶极关联的长程性质是由于液相中氢键的波动网络。这种相关性示出了在大的分离距离的两个疏水表面之间的形状依赖的吸引力和这种吸引力的范围是与实验一致的。此外，四极涨落在第一个溶剂化峰（3 Ω）内消失
2009-09-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Pearlnecklacelike chain conformation of hydrophobic polyelectrolyte: a SANS study of partially sulfonated polystyrene in water
部分磺化的聚苯乙烯PSSNa（磺化度f = 1、0.72、0.64和0.36）的形状因子，在聚合物浓度0.17 M和0.34 M下，不加或加盐（0 M、0.34 M和0.68 M），通过小角中子散射使用零平均对比度方法测量。还测量了总散射函数，允许提取不同的链间函数和表观结构因子。主要结果是形状因子的行为，它显示了球形实体以及扩展链部分的贡献。对于0.64，这是惊人的，而对于f = 0.36，球体贡献更占主导地位。构象不依赖于聚合物浓度。当添加盐时，球体尺寸不变，但归因于拉伸部分的贡献确实非常像完全磺化的PSSNa那样变化。链间贡献的讨论表明，当f = 0.64时，链是互穿的，当f = 0.36时，链在重叠极限处。珍珠项链的款式看起来很合适。并与解析计算和模拟数据进行了比较。虽然瑞利转变，异构结构和非磺化PS单体的强疏水性的作用仍有待讨论，数据给出了一个准确的珍珠项链的三维图像。
2009-04-17 cond-mat.soft
Molecular Dynamics Simulation Study of Interaction between Model Rough Hydrophobic Surfaces
我们研究了分子粗糙和柔性模型表面之间的疏水相互作用的一些方面。我们在这项工作中使用的模型是基于我们以前使用的模型（Eun，C.; Berkowitz，M. L. J. Phys. Chem. B 2009，113，13222-13228），当时我们研究了脂质膜的模型贴片之间的相互作用。我们最初的模型由两个带有极性头基的石墨烯板组成;这些板浸入水浴中。这种板之间的相互作用可以被认为是亲水相互作用的一个例子。在目前的工作中，我们修改了我们以前的模型，从两性离子头基的电荷。由于该过程，板的特性发生变化;它变得疏水。通过分离板之间的总相互作用（或潜在的平均力，PMF）的直接和水介导的相互作用，我们观察到，后者的变化从排斥到吸引，清楚地强调了水作为介质的重要作用。我们还研究了头基的粗糙度和灵活性对板间相互作用的影响，并观察到粗糙度增强了疏水相互作用的性质。在电荷去除板之间的有限空间中存在去湿转变证实了板之间的相互作用是强疏水的。此外，我们注意到，有一个浅的局部极小值的情况下，电荷删除板的PMF。我们发现，这个最小值与柔性头基经历的构型变化有关，因为两个板被带到一起。
2011-06-01 cond-mat.soft
Learning the Hydrophilic, Hydrophobic and Aromatic Character of Amino Acids from their Interfacial Thermal Conductance in Water
本文通过瞬态非平衡分子动力学模拟研究20种天然氨基酸在水中的热弛豫，发现弛豫时间约为2–5 ps，界面热导为40–80 MWm⁻²K⁻¹，并据此按亲水性、疏水性和芳香性对氨基酸进行分类。
2021-09-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effect of pressure on the phase behavior and structure of water confined between nanoscale hydrophobic and hydrophilic plates
我们进行了系统的分子动力学模拟的水限制在两个纳米板在T=300 K。我们研究了压力（-0.15 GPa <= P <= 0.2 GPa）和板间距（0.4 nm <= d <= 1.6 nm）对水的相行为的影响。当水被限制在疏水板之间时，在足够低的P下在板之间发生毛细蒸发。发生这种转变的d的阈值随着P而减小（例如，1.6 0.0 5GPa时为0.5nm; 0.1GPa时为0.5nm），直至高P时不发生毛细蒸发。当d ~ 0.6 nm且P >= 0.1 GPa时，系统结晶为双层冰。提出了一个显示汽相、液相和双层冰相的P-d相图。当水被亲水性（羟基化二氧化硅）板限制时，它在所研究的所有P和d处保持在液相中。有趣的是，我们观察到，在这种情况下，即使在P散装水空化，承压水保持在液态。系统地研究了两种板材在不同磷浓度下的水化状态。对于这里研究的条件范围内，我们发现，在疏水板的存在下，P的效果是提高水的结构和水分子推向板。疏水板旁边的水分子的平均取向在加压时不改变。相比之下，在亲水性板的存在下，水结构是不敏感的P。因此，我们的研究结果表明，加压时，疏水板表现为“软”表面（在这个意义上的适应压力依赖的水结构的变化），而亲水性的墙壁表现为“硬”表面。
2006-03-02 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.comp-ph
Evaporation Rate of Water in Hydrophobic Confinement
疏水空腔的干燥被认为在生物物理现象中起重要作用，例如球状蛋白的折叠、配体门控离子通道的打开和关闭以及配体与疏水口袋的结合。我们使用前向通量采样，分子模拟技术，计算毛细管蒸发率的水限制在两个疏水表面之间的纳米级的间隙，作为间隙，表面尺寸和温度的函数。在所研究的条件范围内（间隙在9 ~ 14 nm之间，表面积在1 ~ 9 nm^2之间），蒸发的自由能垒与疏水表面之间的间隙成线性关系，这表明线张力对自由能垒起主要作用。蒸发速率与限制表面之间的间隙的指数关系导致当间隙从9增加到14 μ m时，蒸发速率降低10个数量级。计算的自由能势垒的顺序为50 kT，主要是双折射。在其他条件相同的情况下，发现单位面积上的蒸发速率在大表面（9 nm^2）的约束下比在小表面（1 nm^2）的约束下快两个数量级。我们表明，这是一个直接后果的溶剂化对象的大小上的疏水水合的依赖。对于足够大的表面，蒸发过程的关键核是一个跨越间隙的圆柱形蒸汽管。
2011-12-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
