Heterogeneous structure and dynamics of water in a hydrated collagen microfibril
本研究通过全原子分子动力学模拟发现，水合胶原蛋白微纤维中水的结构与动力学在67 nm D间距内呈空间异质性，水分子在约100%水合度时从胶水转变为润滑剂，超过130%时微纤维解组装。
2024-06-26 cond-mat.soft
A pushing-pulling captive bubble method for repeatable measurement of dynamic contact angles underwater
The University of Osaka（大阪大学）
本文提出一种推动-拉拽封闭气泡方法，用于水下稳定测量动态接触角，通过控制垂直运动实现气泡与表面的稳定接触，提高了测量精度和可重复性，尤其适用于微结构表面的测量。
2026-09-11 cond-mat.soft
Stick-Slip Sliding of Water Drops on Chemically Heterogeneous Surfaces
我们提出了一个全面的研究水滴滑下化学异质表面形成的周期性图案交替的疏水性和亲水性条纹。发现液滴经历粘滑运动，其平均速率比在具有相同静态接触角的均匀表面上测量的速度小一个数量级。这种运动是液滴界面在穿过条纹时的周期性变形的结果。数值模拟证实了这一观点，并用于阐明实验观察的基本原则。
2013-05-06 cond-mat.other cond-mat.soft
Coupled water, charge and salt transport in heterogeneous nano-fluidic systems
我们从理论上研究了纳米流体器件在压力、电压或盐度梯度影响下的动电输运性质。在微观层面上，该设备的行为是量化的Onsager矩阵${\bf L}$，一个广义的电导率矩阵相关的本地驱动力和诱导的体积，电荷和盐通量。扩展${\bf L}$从局部到全局的线性响应关系是平凡的均匀电动系统，但在这篇手稿中，我们从${\bf L}$，也适用于异质电动系统的广义电导率矩阵${\bf G}$。这种延伸在施加盐度梯度的情况下尤其重要，这必然会产生异质装置。在这种形式主义，我们也可以将一个异质表面电荷，由于，例如，电荷调节边界条件，我们所得到的通量有显着的影响。Poisson-Nernst-Planck-Stokes理论的预测与在各种参数下使用有限元法确定的控制方程的精确解显示出良好的一致性。建立了理论的有效性，它提供了一个访问的方法来分析电动系统一般不需要广泛的数值方法。作为一个例子，我们分析了一个反向电渗析“蓝色能源”系统，并分析了许多参数，使这样一个系统的影响所产生的电力和效率。
2019-11-29 cond-mat.soft
Contact angles on heterogeneous surfaces; a new look at Cassie's and Wenzel's laws
我们考虑一个三维的液滴坐在粗糙和化学不均匀的基板。利用一种新的自由能极小化方法，得到了广义的接触角Young方程，在一定范围内，导出了Cassie定律和Wenzel定律，以及一个新的具有普遍适用性的等效规则。我们还提出了一个方程在同样的精神，这些结果，但有效的更“微观”的水平。在整个过程中，我们都是在重力的作用下工作的，并考虑了线张力项。
1998-12-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Molecular dynamics simulations of the contact angle between water droplets and graphite surfaces
润湿是一种普遍的现象，在自然和技术两方面的许多情况下最为突出。本文用分子动力学模拟研究了初始半径为20 ~ 80 μ m的纯水液滴在石墨表面的铺展过程。确定了平衡接触角，并利用修正形式的Young方程讨论了向宏观极限的转变。虽然最大的液滴几乎是完美的球形，但最小的液滴的轮廓不能用圆来描述。为了准确起见，我们采用了更一般的拟合过程的基础上，当地的平均值。此外，我们的结果表明，有一个可能的过渡到宏观极限。修正后的杨氏方程对于特征长度（半径和接触线曲率）在40 [K]左右特别精确。
2012-08-27 cond-mat.soft physics.chem-ph
Water structuring and collagen adsorption at hydrophilic and hydrophobic silicon surfaces
采用全原子分子动力学研究了胶原蛋白片段在疏水性、氢封端和亲水性、天然氧化的Si表面上的吸附。虽然通过局部接触点的有利的直接蛋白质-表面相互作用会粘附到亲水表面，但在吸附到疏水表面上时会发生均匀分布的表面/分子接触和螺旋结构的稳定化。在后一种情况下，我们发现，粘附伴随着蛋白质内的亲水/疏水图案和固/液界面处的层状水结构之间的相互配合，这可能为经典的疏水效应提供额外的驱动力。
2009-12-15 cond-mat.soft
Thermodynamics of heterogeneous crystal nucleation in contact and immersion modes
液滴中的非均质晶体成核的最有趣的问题之一是与浸没模式（颗粒浸没在液滴中）相比，其在接触模式（当外来颗粒可能与液滴表面处于某种接触时）中的强烈增强。许多异质中心具有不同的成核阈值时，他们在接触或浸没模式，表明机制可能实际上是不同的不同模式。这种增强的潜在物理原因在很大程度上仍然不清楚。在本文中，我们提出了一个模型的热力学增强的异质晶体成核的接触模式相比，浸没。为了确定是否以及如何的液滴的表面可以crystically刺激其非均质结晶，我们检查晶体成核的浸没和接触模式，推导和比较彼此的可逆工程形成的晶核在这些情况下。作为一个数值例子，所提出的模型被应用到在T=253 K的水滴中的一般宏观外来粒子的Ih晶体的异质成核。我们的研究结果表明，液滴表面确实在热力学上有利于接触模式超过浸没模式。令人惊讶的是，我们的数值评估表明，线张力的贡献，这种增强从接触的三个水相（汽-液晶）可能是相同的数量级，甚至大于表面张力的贡献。
2008-04-01 cond-mat.other cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Emerging contact force heterogeneity in ordered soft granular media
在外界扰动下，无序颗粒介质中的颗粒间力会形成一种非均匀分布，并具有明显的模式。更好地理解这些力和分布对于预测颗粒介质的集体行为非常重要，颗粒介质是仅次于水的全球工业中最受操纵的材料。然而，在这方面的研究，到目前为止，已在很大程度上局限于粒状介质表现出的几何异质性，离开的尺寸力学异质性一个相当未知的领域。在这里，通过有限元接触力学模型，我们表明，一个不均匀的颗粒间的力分布也可以出现从尺寸的机械不均匀性。具体来说，我们数值研究颗粒间的力量在包装机械异构磁盘安排在一个正方形或六边形晶格和准静态各向同性压缩。结果表明，六方堆积的颗粒间力分布比正方堆积的颗粒间力分布更不均匀。对于两种填充格，初步分析显示异常值的一致共存（即，较软的圆盘承受较大的力，而较硬的圆盘承受较小的力），这意味着非局部效应的存在。对离群值部分和空间接触力相关性的进一步分析表明，在较小的机械异质性下，六边形堆积比正方形堆积表现出更明显的非局部效应。然而，当组件变得更加机械异质时，这种趋势被逆转。最后，我们确认，在没有颗粒重组事件，接触摩擦只起到包装稳定的作用，而它的变化对颗粒间的力和它们的分布几乎没有影响。
2021-08-01 cond-mat.soft
Interdependent evolution of robustness, force transmission and damage in a heterogeneous quasi-brittle granular material: from suppressed to cascading failure
非均质准脆性颗粒材料在整体破坏之前可以承受一定程度的内部损伤。这种鲁棒性不仅取决于粘结强度，还取决于粘结接触网络的拓扑结构和冗余度，力和损坏通过该网络传播。尽管对准脆性破坏进行了广泛的研究，但仍然缺乏一个统一的框架来量化鲁棒性、损伤和力传递的相互依赖的演化。在这里，我们开发了一个框架来做到这一点。它是数据驱动的、多尺度的，并且仅依赖于接触强度和接触网络的拓扑结构来获得材料特性。使用来自单轴拉伸下的混凝土试样的离散元模拟的数据，我们发现了一个优化的力传递的证据，其特征在于两个新的传输模式，预测和解释从微观到宏观层面的损伤传播。第一个包括优化的流动路线：可以传输全球传输容量的最短可能路径。这些路径可靠地预测张力链。第二是力量瓶颈。这些提供了一个早期和准确的预测的最终模式，位置和相互作用的宏观裂纹。一个双管齐下的合作机制之间的瓶颈，使冗余的传输路径，在故障前制度的鲁棒性的基础。瓶颈轮流容纳损伤，而构件接触传播力以将损伤限制在低容量接触，从而留下强接触网以支撑和减少该区域中的张力链的失效。这种合作行为，虽然有助于最大限度地减少不可避免的全球传输能力的下降，逐步提高这些接触之间的相互依赖性，消除了相反的效果。
2018-08-30 cond-mat.soft
Droplet spreading and pinning on heterogeneous substrates
本文用扩散接触线的统计动力学方法分析了液滴在非均匀表面上的接触角。应用非局部弹性接触线的脱钉过渡和钉扎-脱钉动力学特征，得到了液滴最终半径和接触角的统计特性。这些性质不仅取决于无序强度和表面细节，而且还取决于液滴体积和无序相关长度。与Wenzel或Cassie/Baxter行为的偏差在小液滴体积和小接触角的情况下特别明显。
2012-07-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Monovalent counterion distributions at highly charged water interfaces: Proton-transfer and Poisson-Boltzmann theory
表面灵敏同步辐射X射线散射研究揭示了高电荷界面附近的单价离子分布。一种脂质磷酸盐（双十六烷基磷酸氢盐）作为单层在空气-水界面，含有不同浓度的CsI。使用异常反射率关闭和在$L_3$ Cs $^+$共振，我们提供了，第一次，空间逆分布（Cs $^+$）旁边的带负电荷的界面在很宽的范围内的离子浓度。我们认为，在低盐浓度和纯水的增强浓度的水合氢离子H $_3$ O $^+$在界面导致质子转移回磷酸基团的高接触电位，而高盐浓度降低接触电位，导致质子释放和表面电荷密度增加。实验的离子分布与重整化表面电荷Poisson-Boltzmann理论非常一致，没有拟合参数或额外的假设。
2005-10-30 cond-mat.soft
Manifestations of the structural origin of supercooled water's anomalies in the heterogeneous relaxation on the potential energy landscape
液态水在过冷状态下的热力学异常现象是众所周知的。唯象双态模型--基于液态水中存在两种相互竞争的局部态（或结构）的假设--在描述水的热力学异常方面非常成功。然而，液态水中这些相互竞争的局域态的精确结构特征仍然难以捉摸。在这里，我们采用了几何序参量-自由的方法来明确识别两种类型的竞争本地状态-熵和能量的青睐-显着不同的结构和能量的功能在TIP 4P/2005液态水。这种识别是基于系统在势能景观（PEL）中的最速下降能量最小化过程中的异质结构弛豫。这种非均匀弛豫是使用受挫磁系统中自旋玻璃转变启发的序参量来表征的。我们进一步建立了这两种态的布居涨落与过冷水热容反常行为之间的直接关系。熵有利的局部状态的成分依赖的空间分布显示了一个有趣的交叉，从一个跨越网络状的单个集群的空间离域集群在Widom线附近。此外，这项研究建立了直接的关系的地形特征的PEL和水的热力学异常在过冷状态，并提供了替代标记（除了最大的热力学响应函数的轨迹）Widom线在相平面。
2022-08-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Elucidating contact electrification mechanism of water
École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；University of Stuttgart（斯图加特大学）；University of Washington（华盛顿大学）
研究通过实验、理论和模拟揭示了水表面电荷机制，发现不同离子吸附能的界面间电位差导致水表面带电，为生物和电化学系统提供新见解。
2022-12-30 cond-mat.soft physics.chem-ph
Dynamical Transition and Heterogeneous Hydration Dynamics in RNA
增强的动态波动的RNA，促进了水分子与RNA的强相互作用的网络，被怀疑是至关重要的，在他们的能力，以响应各种细胞信号。使用原子详细的分子动力学模拟在不同温度下的嘌呤（腺嘌呤）和preQ $_1$传感核糖开关适体，我们表明，在RNA附近的水分子进行复杂的动力学依赖于局部结构的RNA。表面结合水的氢键（HB）的总寿命比本体水长至少1-2个数量级。缓慢的水化动力学，揭示在非阿耳忒修斯行为的弛豫时间，产生于高活化障碍，以打破水与核苷酸的氢键，并通过减少水的扩散。在两个RNA的特定位置的弛豫动力学显示了广泛的时间尺度，让人想起玻璃样的行为，这表明水合动力学是高度异质性的。两种RNA在$T = T_D \gtrsim 200$ K下经历动态转变，如通过氢原子$\langle x^2\rangle$的均方波动所评估的，其在$T_D$下经历突然的谐波到非谐波转变。在这些RNA和之前在tRNA中发现的$T_D$的近似通用值与$T$改变时的水合动力学变化密切相关。与RNA表面相关的水的层次动力学，揭示了不同类别的水与分离的时间尺度的运动，反映了RNA的分子表面上的异质性的局部环境。在低温下，缓慢的水动力学在结构转变中占主导地位。我们的研究表明，水和局部环境在RNA结构中的复杂相互作用可能是RNA功能活动的关键决定因素。
2014-04-24 cond-mat.soft q-bio.BM
Thermodynamic driving forces in contact electrification between polymeric materials
本研究通过全原子分子动力学模拟，基于水合离子自由能预测聚合物接触起电的电荷转移方向，证实热力学驱动的离子转移对其有重要影响，为接触起电机制提供了分子层面的新证据。
2023-12-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Shaping a Surface Microdroplet by Marangoni Forces along a Moving Contact Line of Four Immiscible Phases
本研究探讨了固-水-油-空气四相接触线处油微液滴在转移过程中的稳定性与形态，揭示了Marangoni力与毛细管力主导机制间的转变，并提出利用接触线光刻技术塑造微液滴的方法。
2024-03-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Peeling-Induced Rolling and Heterogeneous Adhesion in Blistered Films
Syracuse University（雪城大学）；Cornell University（康奈尔大学）
研究揭示了起泡薄膜在剥离过程中引发自发滚动的机制，通过动态接触历史调控粘附力的空间分布，实现异质粘附。
2025-12-21 cond-mat.soft
Nature of dynamic friction in a humid hydrophobic nano-contact
水分子污染表面上的动态摩擦物理学仍然知之甚少。在符合日益增长的兴趣在疏水接触的工业应用中，本文着重于摩擦机制，在这样的界面。作为一种常用的材料，与石墨的接触被认为是在一个双重的方法的基础上使用的圆形模式原子力显微镜技术结合分子动力学模拟实验研究。我们证明了一个直观的范例，它断言，水分子被挤出的疏水接触，应该加以改进。因此，我们引入了一种机制，考虑内的滑动纳米接触的水吸附在基板上的积累所产生的液滴。然后，我们表明，一个完整的滑动制度的液滴在疏水基板上滑动解释了实验的摩擦学行为。
2022-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.app-ph
Magnetic Field Inspired Contact Angle Hysteresis Drives Floating Polyolefin Rafts
本文报道了用稳恒磁场驱替漂浮的聚合物（聚烯烃）筏。该效果是由于重力使水/蒸汽界面变形、接触角滞后和液体载体的抗磁性的相互作用。磁场（ca. 0.06 T）使水/汽界面变形，影响界面表观接触角。这种变形产生了推进力，使聚合物筏移位。记录了筏体质心的位移速度。该效应与受磁场影响的接触角滞后有关，从而能够改变表观界面接触角。提出了该过程的半定量模型
2017-12-31 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Nanoscale defects and heterogeneous cavitation in water
本研究通过分子动力学模拟与经典成核理论，揭示纳米级表面缺陷对水空化的关键作用，发现1-2纳米缺陷即可作为有效空化核，空化由最大表面缺陷决定，为提升抗空化稳定性提供了方向。
2025-01-18 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.flu-dyn
How Surface Make-Up and Receding Electrokinetics Determine the Sign and Magnitude of Electrification at Water-Hydrophobe Interfaces?
本研究通过接枝混合自组装单分子层的玻璃毛细管实验，探究了表面化学组成与液固接触动力学对水-疏水界面起电符号与大小的影响，并基于双电层理论揭示了吸水起电依赖于前一循环释放速率的机制。
2025-09-12 cond-mat.soft
Role of Nanoscale Interfacial Proximity in Contact Freezing in Water
接触冻结是大气冰成核的一种模式，其中干冰成核颗粒（INP）与水滴之间的碰撞导致显著更快的异相成核。然而，这种增强的分子机制仍然是一个谜。虽然早期的研究将其归因于碰撞引起的瞬态扰动，但最近的实验指出了INP和自由界面的纳米级接近的关键作用。通过模拟两个模型的水状四面体液体的INP支持的纳米膜内的冰的异质成核，我们表明，这种纳米级的接近是足够的诱导速率增加与接触冷冻实验中观察到的那些相称，但只有当自由界面有一个趋势，以提高均匀的成核。水被怀疑具有后一种性质，称为表面冻结倾向。因此，我们的研究结果建立了接触成核过程中表面冻结倾向和动力学增强之间的联系。我们还观察到，更快的成核通过一种机制进行明显不同于经典的异质成核，涉及沙漏形晶核的形成，构思在任何一个接口，并具有较低的自由能的形成，由于纳米级接近的接口和调制的自由界面结构的INP。除了提供有价值的见解接触成核的物理，我们的研究结果可以帮助提高实验中的异质成核率测量的准确性，并在推进我们的理解冰成核不均匀的表面，如有机，聚合物和生物材料。
2021-01-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.ao-ph
On the heterogeneous character of water's amorphous polymorphism
在这封信中，我们报告{ \it原位}小角中子散射结果的高密度（HDA）和低密度非晶（LDA）冰结构和中间结构，发现在温度诱导的转变HDA到LDA。我们表明，小角度信号的特点是由两个$Q$制度具有不同的属性（$Q$是定义为$Q = 4π\sin{(Θ)}/λ_{\rm i}$与$Θ$是一半的散射角和$λ_{\rm i}$入射中子波长的散射矢量的模量）。极低- $Q$区域（$< 5\times 10^{-2}$-$^{-1}$ $^{-1}$）由Porod-极限散射主导。它的强度降低的过程中的HDA LDA转换后的动力学让人想起在广角衍射实验中观察到的。在$5 \times 10^{-2} < Q < 0.5$、$^{-1}$ HDA和LDA的中间区，小角中子散射形状因子具有相当平坦的平台.然而，HDA信号显示朝向较小的$Q$的强度上升，将该无定形结构标记为异质的。当遵循HDA到LDA的过渡时，形状因子显示出明显的瞬态强度过剩，这标志着所有中间结构在一些纳米的长度尺度上都是强烈异质的。
2007-06-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Adhesive forces inhibit underwater contact formation for a soft-hard collision
热力学告诉我们，与两个亲水表面相比，两个疏水表面之间的水下接触将导致更强的粘附力。然而，水的存在不仅改变了能量学，而且改变了达到最终状态的动态过程，该过程耦合固体变形和液体排空。这些动力学可能会对实现强大的水下附着力/摩擦力带来挑战，这会影响到包括软机器人、生物运动和轮胎牵引力在内的各个领域。更密切的调查，需要足够精确的解决方案的薄膜抽空，同时控制表面润湿性一直缺乏。我们进行高分辨率的原位阻挫全内反射成像，以跟踪不同刚度的软弹性半球和不同润湿性的光滑硬表面之间的水下接触演化。令人惊讶的是，我们发现从疏水-疏水（粘合剂）接触的水排空的指数速率比从疏水-亲水（非粘合剂）接触的水排空的指数速率低3个数量级。随着玻璃润湿性的降低，下降速率的趋势在热力学粘附力过零的点附近急剧变化，表明抽空模式发生了转变，这是由3维时空高度图所照亮的。粘合剂接触的特征在于密封水坑的早期定位，而非粘合剂接触保持平滑，从一个中心水坑以膜状排空。测量与人类的拇指和替代疏水/亲水玻璃表面表现出实际的后果相同的动态：粘合剂的相互作用导致不稳定的山谷，并导致一个国家的更多的水和不亲密的固体-固体接触。
2021-02-22 cond-mat.soft physics.app-ph
Splitting droplet through coalescence of two different three-phase contact lines
两相以上的运动接触线决定了大量的界面现象。尽管其重要性的基础和应用过程中，接触线在四相（两个不混溶的液体，固体和气体）的交界处已被解决，只有在少数调查。在这里，我们报告了一个有趣的现象，以下四个阶段的油，水，固体和气体接触后，通过两个不同的三相接触线的合并。我们结合实验研究和理论分析，揭示和合理化的动力学表现在一个微米级的油滴的接触线和一个毫米级的水滴，覆盖在基板上的油滴的后退接触线之间的合并。我们发现，合并后的四相接触线形成了一个短暂的时间。然而，这种四重接触线并不稳定，导致“液滴分裂”效应，并最终将油滴从水滴中排出。然后，我们表明，不同阶段之间的界面张力和油滴的粘度决定的分裂动力学。更粘稠的油显示出对由四重接触线的不稳定性引起的液滴的极端变形的更高的抵抗力，并且对于这种情况没有观察到液滴排出。
2020-02-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
The multicomponent diffuse-interface model and its application to water/air interfaces
本研究利用多组分扩散界面模型的基本性质探究流体界面动力学与相变，证明平界面稳定性，分析液层蒸发与蒸气凝结规律，确定水-空气体系的模型参数并发现相关效应可忽略、界面流动近等温。
2022-12-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Characterizing heterogeneous dynamics at hydrated electrode surfaces
在水中的Pt 111和Pt 100表面的模型中，第一水化层中的分子的运动在空间和时间上是相关的。为了解释这些集体运动，我们采用定量措施的动态异质性，考虑玻璃系统的标准工具。具体来说，我们进行了分析的流动性领域和分布的持续时间和交换时间。在这样做，我们表明，在这些系统中的动力学是由瞬态无序沮丧的二维氢键网络。该挫折是由强金属-水结合所施加的不利几何形状的结果。几何形状取决于底层金属表面的结构。因此，Pt 111表面上的水的动态不均匀性与Pt 100表面上的水的动态不均匀性在性质上不同。在这两种情况下，这种吸附层动态异质性的统计不对称地响应于所施加的电压。
2013-02-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effect of hydrogen bonds on protein stability
冷变性和压力变性的机制是有争议的问题。一些模型提出，当变性发生时，在水合水分子之间形成更多的氢键。其他模型确定了表面水密度波动的原因，或者由于蛋白质内部水分子的位移而导致疏水接触的不稳定，如提出的高压。然而，很明显，水在这一过程中发挥着重要作用。在这里，我们回顾了一些模型，已经提出了深入了解这个问题。接下来，我们描述了一个粗粒度的水单层模型，成功地再现了水的复杂的热力学和比较以及在低水合水平的蛋白质实验。我们介绍了它的推广均聚物与水单分子层接触，并研究它的蒙特卡罗模拟。我们的目标是在理解水和界面氢键的协同性的相互作用如何影响蛋白质稳定性和展开的方向上迈出一步。
2010-11-16 cond-mat.soft physics.bio-ph
Magnesium Contact Ions Stabilize the Tertiary Structure of Transfer RNA: Electrostatics Mapped by Two-Dimensional Infrared Spectra and Theoretical Simulations
与水合RNA相互作用的离子在定义其二级和三级结构方面发挥着核心作用。虽然离子、水分子和磷酸基团的空间排列已经从X射线研究中推断出来，但静电和其他非共价相互作用在稳定紧凑折叠RNA结构中的作用在分子水平上还没有完全理解。在这里，我们表明，镁（Mg 2+）和磷酸盐基团嵌入在当地的水壳接触离子对稳定的三级平衡结构的转移RNA（tRNA）。采用透析tRNAPhe从酵母和tRNA从大肠杆菌，我们遵循的人口Mg 2+网站接近磷酸基团的核糖磷酸二酯骨架一步一步，结合线性和非线性红外光谱的磷酸振动与分子动力学模拟和从头算振动频率计算。每个tRNA形成多达6个Mg 2 +/磷酸盐接触对和局部场诱导的水分子重新取向平衡了tRNA非螺旋部分的磷酸盐-磷酸盐排斥，从而静电稳定了折叠结构。这样的几何结构显示出水分子排列中有限的亚皮秒波动和离子停留时间长于1 μs。在较高的Mg 2+过量，每个tRNA的接触离子对的数量饱和约6和弱相互作用的离子占上风。我们的研究结果表明，在定义和稳定的tRNA的三级结构的离子气氛和生物分子的远程耦合的接触离子对的优势。
2021-08-25 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Hydrophobic hydration driven self-assembly of Curcumin in water: Similarities to nucleation and growth under large metastability, and an analysis of water dynamics at heterogeneous surfaces
由于姜黄素的有益作用经常被报道限于其小浓度，我们进行了一项研究，通过改变单体的数量来发现姜黄素在水中的聚集特性。我们的分子动力学模拟结果表明，当我们改变姜黄素单体的数量从4到16单体的平衡结构总是一个显着的结构重排的聚集态。我们发现姜黄素单体以非常明确的模式形成簇，其中它们倾向于以苯环的平行和反平行取向聚集，这通常见于蛋白质中β-折叠的形成。随着系统大小从12个增加到16个姜黄素单体，观察到平行排列的群体有相当大的增强。由于大系统尺寸的这种平行排列的普遍性，形成具有最大数量的疏水接触的更紧密堆积的簇。我们还遵循集群增长的途径，特别是从最初的隔离到最终的聚集状态的过渡。我们发现存在一个亚稳态的结构中间体，涉及一些中等大小的集群分散在解决方案中。聚集过程与高度亚稳态下的成核和生长过程相似。最终的聚集形式保持稳定，从其隔离的疏水核中完全排除水。我们还调查了集群表面附近的水结构以及它们的取向。我们发现，水分子形成一个扭曲的四面体的几何形状在第一溶剂化层的簇，强烈的相互作用与亲水基团在姜黄素的表面。姜黄素簇表面附近的这种准结合水分子的动力学比本体慢得多，这表明在蛋白质水化层中经常发现的受限运动。
2014-06-20 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Electric Field and Humidity Trigger Contact Electrification
在这里，我们研究的老问题，为什么相同的绝缘体可以相互接触充电。我们进行了几个实验表明，如果由预先存在的电场驱动，电荷在接触绝缘体之间转移。这是因为绝缘体表面从潮湿的大气中吸收了少量的水。我们认为，电场然后将带正电的离子与水中普遍存在的带负电的离子分离，我们认为这些离子是水合氢离子和氢氧根离子，使得在接触点处，一个绝缘体的正离子中和另一个绝缘体的负离子，使它们都带电。这一机制首次解释了40年前的观测结果，即当且仅当附近有雷暴时，风沙会以火花的形式放电。
2015-01-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.geo-ph
Contact angle hysteresis and oil film lubrication in electrowetting with two immiscible liquids
水滴在环境油中的电润湿（EW）已经发现了广泛的应用，包括芯片实验室设备、显示屏和变焦透镜。所有这些应用的功效取决于接触角滞后（CAH），由于润滑层薄，在环境油存在下，CAH通常会降低。虽然众所周知，AC电压降低环境空气中EW的有效接触角滞后（CAH），但我们在此证明环境油中EW的CAH随着AC和DC电压的增加而增加。考虑到氟聚合物-油-水系统的分离压力、短程化学相互作用、粘性油夹带和静电应力，我们发现这种观察可以通过随着电压的增加而在液滴下面的油层逐渐变薄来解释。这使液滴暴露于下面的固体的粗糙度，从而增加滞后。
2018-04-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Characterizing Surface Wetting and Interfacial Properties using Enhanced Sampling (SWIPES)
我们介绍了一个准确和有效的方法来表征表面润湿和界面性质，如接触角的液滴在固体表面上，和汽-液表面张力的流体。该方法利用分子模拟结合间接伞采样技术，系统地润湿表面，并估计相应的自由能。为了说明该方法，我们研究了一个家庭的Lennard-Jones表面的润湿水。我们估计接触角的表面与水的广泛的吸引力，通过使用我们的方法，也通过使用液滴形状。值得注意的是，随着地表水吸引力的增加，我们的方法能够捕捉到从部分润湿到完全润湿的过渡。最后，该方法实现简单，计算效率高，在大约5纳秒的模拟时间内提供准确的接触角估计。
2018-11-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Water cavitation results from the kinetic competition of bulk, surface and surface-defect nucleation events
Laboratory of Computational Science and Modeling, IMX, École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院计算科学与建模实验室）；Freie Universität Berlin（柏林自由大学）；Jožef Stefan Institute（约瑟夫·斯蒂芬研究所）；Technische Universität Darmstadt（达姆施塔特工业大学）
研究探讨了水在负压下在不同系统中通过体积、表面和表面缺陷成核路径的空化行为，揭示了表面和缺陷机制对亚稳态系统成核的重要性。
2024-12-17 cond-mat.soft physics.chem-ph
Short time dynamics of water coalescence on a flat water pool
聚结是一种重要的流体动力学现象，在自然界和工业中经常发生。在这里，我们提供了一个实验研究的水聚结的短时间动力学，特别是当水滴接触到一个平坦的水面，通过利用高分辨率高穿透超快X射线显微镜。我们的研究结果表明，一个极端的曲率之间的差异下降和平坦的表面可以显着修改水聚结，这是在现有的理论意想不到的流体动力学的可能性。我们提出了一个合理的解释，为什么聚结可以修改一个极端的曲率差异。
2016-04-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Pervasive orientational and directional locking at geometrically heterogeneous sliding interfaces
理解图案化衬底上的晶体团簇的漂移运动和动态锁定对于表面上的纳米和微米尺度物体的扩散和操纵是重要的。在之前的工作中，我们研究了具有三角形结构的二维胶体团簇驱动穿过三角形衬底晶格的取向和方向锁定。在这里，我们通过实验和模拟表明，这样的锁定功能出现在任意晶格结构的集群在任意规则的基板上滑动。类似于三角形-三角形接触，取向和方向锁定通过接触表面的实空间和倒空间莫尔图案强烈相关。然而，由于接触表面的不同对称性，与由相同晶格对称性组成的界面相比，锁定取向和锁定方向之间的关系变得更加复杂。我们提供了一个广义的形式主义，它描述了锁定取向和锁定方向与任意晶格对称性之间的关系。
2021-04-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Anomalous dynamics of confined water at low hydration
限制在二氧化硅孔中的水分子的流动性研究了通过计算机模拟在低水合制度，其中大部分的分子居住接近亲水性基板。这些分子的单粒子动力学的层分析表明，在长时间的亚线性行为的异常扩散。这种行为与停留时间分布的长时间衰减密切相关，类似于水与蛋白质接触。
2003-11-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Recovering the Shape of a Contact Line
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；California Polytechnic State University（加州州立理工大学）；Commonwealth University-Lock Haven（联邦大学洛克黑文分校）
通过实验和理论模型研究受限空间中三相接触线在循环加排水过程中的形状恢复与记忆效应，揭示全局相互作用导致瞬态行为及可逆性起源。
2026-05-29 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Evaporation of sessile ethanol-water droplets on a highly inclined heated surface
实验研究了乙醇-水二元液滴在倾斜衬底上的蒸发过程，在临界滑动角以下，不同衬底温度下的蒸发过程。使用配备有CMOS相机和红外（IR）相机的定制测角仪。在蒸发过程中，液滴被观察到保持钉扎在前进侧，而后退侧收缩。倾斜基板上的液滴的前进和后退接触角的不对称性导致通过IR图像捕获的复杂的热溶质Marangoni对流。液滴在蒸发的早期阶段在前进的接触线周围表现出两个不同的振荡的富水冷区，而更易挥发和更轻的乙醇在后退侧附近产生更热和快速蒸发的单元。当乙醇蒸发掉时，富含乙醇的细胞崩溃，沿着斜面产生热脉动。随后，热模式变得类似于纯水滴的热模式。研究还发现，热溶质驱动的振荡对流随衬底温度的升高而增加。尽管在对流动力学的复杂性，蒸发速率表现出在归一化时间在不同的基板温度，可以表示为分段线性拟合在蒸发的早期和后期阶段的普遍行为。
2020-03-21 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Adaptive two capacitor model to describe slide electrification in moving water drops
本文提出自适应双电容器模型，通过三相接触线处电压的自适应变化解释滑动水滴起电现象，成功建模多种表面上的电荷实验并揭示电荷分离的分子机制。
2024-02-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Elastowetting of Soft Hydrogel Spheres
当将软水凝胶球体放置在刚性亲水性基底上时，其通过在接触线附近形成轴对称足而经历阻止的扩散，同时保持其整体球形形状。相比之下，液态水（其构成大于90%的水凝胶体积）在相同表面上扩散成薄膜。我们系统地研究了凝胶球在不同表面能的基质上的弹性润湿，发现它们的接触角随着凝胶和基质之间的粘附功的降低而增加，正如人们对纯水滴所观察到的那样-尽管比后一种情况下更大。凝胶和水的接触角的这种差异似乎是由于在凝胶中产生的弹性剪切应力并阻止其扩散。实际上，通过增加凝胶球的弹性模量，我们发现它们的接触角也增加。此外，接触脚的长度随着粘附功和球体尺寸的增加而增加，而随着凝胶的弹性模量的增加而减小。我们讨论了这些实验结果的能量最小化，体积守恒和缩放参数的基础上的最小分析。
2018-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Understanding Controls on Interfacial Wetting at Epitaxial Graphene: Experiment and Theory
在原子尺度上研究了界面水与石墨碳的相互作用，作为外延石墨烯疏水性的函数。高分辨率X射线反射率显示石墨烯-水接触角由平均石墨烯厚度控制，这是由于表示为外延缓冲层的膜表面的分数，其接触角（接触角θ_c = 73°）显著小于多层石墨烯的接触角（θ_c = 93°）。经典和从头算分子动力学模拟表明，缓冲层的接触角减小是由于其与SiC衬底的外延和界面缺陷的存在。这一见解阐明了界面水结构和疏水性之间的关系，一般来说，并提出了新的路线来控制外延石墨烯的界面特性。
2012-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Plug Flow and Cavitation in Rough Lubricated Contacts: Molecular Dynamics of Single- vs. Two-Component Fluids
Materials Science and Engineering, Campus C6.3, Saarbrücken, 66123, Germany（材料科学与工程）
研究粗糙润滑接触中塞流与空化，通过非平衡分子动力学模拟，在相同几何条件下比较水、正十二烷及双流体润滑，发现混合润滑剂摩擦和材料转移最低，能保持塞流，还揭示了单组分润滑剂相关特性及空化机制。
2026-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
