Donnan equilibrium in charged slit-pores from a hybrid nonequilibrium Molecular Dynamics / Monte Carlo method with ions and solvent exchange
Korea Institute of Energy Technology (KENTECH)（韩国能源技术研究院）；Sorbonne Université（索邦大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Physico-chimie des Électrolytes et Nanosystemès Interfaciaux, PHENIX（界面电解质与纳米系统物理化学实验室）；Réseau sur le Stockage Electrochimique de l’Energie (RS2E), FR CNRS 3459（电化学储能网络）
本文通过混合非平衡分子动力学/蒙特卡罗方法研究带电狭缝孔中的Donnan平衡，展示了重新规范化的表面电荷密度如何扩展线性化PB理论的适用范围。
2024-07-15 cond-mat.soft physics.chem-ph
Aggregation of theta-polymers in spherical confinement
我们研究了θ聚合物在球形约束下的聚集态转变。这使得系统的研究密度对聚集转变温度的影响，为多达24个单分散聚合物。我们的研究结果表明，在稀制度的解决方案，聚合物可以被认为是孤立的所有温度大于聚集温度，这是示出的密度的函数。由此产生的竞争之间的单聚合物的崩溃和聚集产生的孤立链近似的较低的温度范围。我们提供熵和能量参数来描述有限系统中单分散溶液的聚集转变的密度依赖性和有限尺寸效应。这使我们能够估计在一个球形空腔中的稀释系统的聚集转变温度，使用一些小的，充分稀释的聚合物系统的模拟。
2014-12-03 cond-mat.soft
Free-energy landscape of a polymer in the presence of two nanofluidic entropic traps
本文通过蒙特卡洛模拟和WHAM2D方法计算了纳米缝-双纳米坑复杂几何结构中聚合物的自由能景观，揭示了简化解析模型在定量预测上的局限性，并强调精确数值计算的重要性。
2024-09-05 cond-mat.soft
Symmetry Aspects in Nonrelativistic Multi-Scalar Field Models and Application to a Coupled Two-Species Dilute Bose Gas
我们讨论了不寻常的对称性，可能会发生由于熵效应的背景下，在有限温度下的多标量场理论。我们提出了他们的后果，特别是，对于硬核领域的非相对论模型的情况下。我们表明，对于非相对论模型的现象，如逆对称性破缺和对称性非恢复不能发生，但在高温下的再入相被证明是可能的某些区域的参数。然后，我们建立了一个研究稀原子气体中玻色-爱因斯坦凝聚的模型，并讨论了它的相变模式。然而，在对玻色-爱因斯坦凝聚模型的应用中，没有发现重入相。
2006-06-06 cond-mat.soft hep-ph hep-th
Designing enhanced entropy binding in single-chain nano particles
单链纳米粒子（SCNP）是一类新型的生物和软物质聚合物物体，其中一部分单体能够形成等效的聚合物内或聚合物间键。在这里，我们数值计算表明，一个完全熵的气-液相分离可以发生在SCNP系统。控制的不连续（一阶）的变化-从一个独立的稀释（完全键合）的聚合物相的相，其中聚合物相互熵结合，形成一个（完全键合）的聚合物网络-可以实现通过一个明智的设计的图案的反应性单体沿聚合物链。这种敏感性来自于控制结合的不同熵贡献之间的微妙平衡。
2022-07-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Bonded straight and helical flagellar filaments form ultra-low-density glasses
本文利用细菌鞭毛构建直杆、螺旋丝及杆-螺旋二嵌段共聚物，研究丝的三维形状对半稀布朗悬浮液微观动力学和宏观流变学的影响，发现杆-螺旋共聚物在极低密度下形成永久堵塞的低密度玻璃，证明丝形状可用于设计纤维悬浮液的流变性质。
2022-09-19 cond-mat.soft
Tight and loose shapes in flat entangled dense polymers
我们调查的拓扑约束（纠缠）的影响，在致密相的二维聚合物回路，并在崩溃过渡（θ点）。先前的研究表明，在稀相中，缠结区域变得紧密，因此局限于聚合物的一小部分上。我们发现，熵力有利于紧密性是相当弱的致密聚合物。虽然简单的8字形结构，由聚合物环中的一个单一交叉产生，局部化很弱，三叶结和所有其他素结松散地分布在整个链上。在密集和Theta条件下，未收缩的结配置是缩放分析中最有可能的形状。相比之下，一个强局部化的8字形是最有可能的稀素结的形状。我们的研究结果进行了比较，最近的模拟。
2003-10-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Segment-Scale, Force-Level Theory of Mesoscopic Dynamic Localization and Entropic Elasticity in Entangled Chain Polymer Liquids
我们开发了一个段尺度，基于力的理论的故障的非纠缠劳斯模型和随后出现的各向同性介观本地化和熵弹性链聚合物液体中的遍历性恢复各向异性爬行运动的情况下。该理论是制定在构象N-动态序参数广义朗之万方程的方法。它是使用场论高斯线程模型的聚合物结构和封闭的普遍方式在链动态二阶矩矩阵的水平。物理思想是，各向同性Rouse模型由于时间持续的分子间接触的动力学出现而失败，所述时间持续的分子间接触由局部链不可交叉性、长程聚合物连接性和链运动的自洽处理以及阻碍它的动态力的综合影响确定。介观局域化长度（管直径）和涌现弹性预测与实验接近定量一致。此外，起始链长的比例与半稀释交叉浓度与一个现实的数值前因子。不同的预测作出各种非对角关联函数，量化的动态本地化的聚合物构象的完整的空间结构。由于局部不可交叉性约束和/或链内结合弹簧被软化，预测管直径膨胀，直到其达到链回转半径，在该点缠结局部化以不连续的方式消失。一个完整的动态相图的破坏介观局域化的构造，这是定性与模拟和聚合的纠缠度的经典概念一致。
2016-07-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Domain walls in two-dimensional nematics confined in a small circular cavity
利用蒙特卡罗模拟，我们研究了一个由硬壁包围的小圆形空腔内的二维硬杆流体，从稀态到高密度、分层态。平面和垂面锚定的双折射指向矢可以通过自由能惩罚诱导在墙壁上。圆形的几何形状产生的挫折，在第二阶段和一个极对称的配置与扭曲的方向场加上两个$+1/2$向错创建。在较高的密度，观察到一个准均匀的结构与（最小）的导演失真，这是通过形成取向畴壁放松。这种新的结构是没有预测的弹性理论，是类似于在三维混合狭缝孔观察到的阶梯状结构。我们推测，畴壁的形成是一个一般的机制，以放松弹性应力的条件下，强表面锚定和严重的空间限制。
2014-02-03 cond-mat.soft
Continuum Theory of Polymer Crystallization
本文提出了有限分子量聚合物晶体生长的动力学模型。实验有助于将聚合物结晶大致分为两种动力学机制。一种是在熔体或高摩尔质量聚合物溶液中观察到的，并且由$G \sim \exp(1/T ΔT)$的成核控制主导，其中$G$是生长速率，$ΔT$是过冷。另一种是在低摩尔质量溶液（以及小分子）中观察到的，对于小$ΔT$，是由$G \sim ΔT$扩散控制的。我们的模型统一这两个制度在一个单一的形式主义。该模型占聚合物链附近的增长前沿的积累，并调用熵势垒理论恢复成核和扩散控制的限制。基本理论适用于熔体和解决方案，我们数值计算在稀溶液中的单晶的生长细节。考虑到传统的聚合物动力学的分子量和浓度的影响也被确定。我们的理论表明，熵的考虑，除了传统的能量参数，可以捕捉到广泛的现象学的一般趋势。从我们的理论中可以统一小分子结晶和柔性聚合物链结晶的观点。
2006-12-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effect of Topology on the Conformations of Ring Polymers
用键涨落方法模拟了环状聚合物的非级联缠结和互穿熔体。我们发现，稀释后的互穿环的溶胀遵循相同的法律为线性链。用HOMFLY多项式分析了环状高分子在半稀溶液中的打结和连接概率。我们发现环的打结概率呈指数衰减。半稀溶液的相关长度可用于不同浓度下的数据处理。从模拟数据确定在大于环的重叠体积分数$ϕ^{*}$的浓度下每个环的连接环的平均数$f_{n}$的幂律依赖性$f_{n}\simϕR^{2}\simϕ^{0.77}N$。非连接环的分数显示指数衰减$P_{OO}\sim\exp(-f_{n})$，这表明$f_{n}$提供了不形成连接构象的熵努力。基于这个结果，我们发现四个不同的制度的构象环在熔体中，由一个临界长度$N_{OO}$，$N_{C}$和$N^{*}$分开。$N_{OO}$描述了非级联效应的开始，在该非级联效应下拓扑效应不重要，$N_{C}$是环的弱压缩和强压缩之间的交叉，并且$N^{*}$由在$N>N^{*}$处从非级联贡献$f_{n}\simϕR^{2}$到重叠主导的级联贡献$f_{n}\simϕN^{1/2}$的交叉定义。对于$N_{OO}<N<N_{C}$，环大小的缩放$R\sim N^{2/5}$是由平衡环的非级联与弱压缩引起的。对于$N_{C}<N<N^{*}$，非连接和强压缩意味着$R\sim N^{3/8}$。我们的模拟数据的非互穿环$N=1024$是在很好的预测弱…
2021-04-12 cond-mat.soft
Self-Consistent Hopping Theory of Activated Relaxation and Diffusion of Dilute Penetrants in Dense Crosslinked Polymer Networks
本文推广微观力级别统计力学理论，建立结合活化链段动力学与熵致网孔约束的跳跃模型，揭示交联PnBA网络中渗透剂弛豫、扩散及其新型解耦机制。
2023-02-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Microscopic structure and dynamics of shear-thinning suspensions of polydisperse, repulsive vesicles
本文研究了阳离子表面活性剂囊泡分散体系的流变学、微观结构与动力学，发现其在低浓度下出现剪切变稀行为，并指出该现象源于高多分散性与拥挤效应耦合产生的熵效应导致的瞬态结构非线性响应。
2025-04-28 cond-mat.soft
Ring polymers in confined geometries
研究了理想环聚合物和具有排斥体积相互作用（EVI）的环聚合物在良溶剂中的稀溶液，该稀溶液被限制在两个平行排斥壁的狭缝几何形状和大尺寸胶体颗粒的溶液中.考虑到在极限$n\to 0$中的场论$ϕ^4$ $O(n)$ -矢量模型和长柔性聚合物在良溶剂中的行为之间的对应关系，在固定空间维数$d$ =3直到一圈阶的大规模场论方法的框架下，得到了相应的耗尽力和施加幻影理想环聚合物和具有EVI的环聚合物在壁上的力。此外，在考虑Derjaguin近似的情况下，计算了大胶体颗粒与壁面之间以及两个大胶体颗粒情况下的损耗力。所得到的结果表明，幻影理想的环聚合物和环聚合物与EVI由于链拓扑结构的复杂性和熵的原因表现出完全不同的行为相比，线性聚合物在有限的几何形状。
2017-01-10 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Gel Formation in Reversibly Cross-Linking Polymers
通过Langevin动力学模拟，我们研究了无规官能化聚合物在溶液中的凝胶形成，具有形成分子内和分子间可逆键的能力。在高度稀释的条件下，这些聚合物形成柔软的纳米物体（所谓的单链纳米颗粒，SCNP），这是由反应性官能团的纯分子内交联产生的。在这里，我们表明，在有限浓度的分子内和分子间的债券之间的竞争是由各种熵的贡献的微妙的平衡，并导致密度依赖的有效价。系统跨越网络形成在相对较低的单体密度和它们的稳定性介导的只是一个小数目的分子间连接每个链。此外，分子间键的形成可以诱导聚合物尺寸对长键寿命的密度的非单调依赖性。同时，聚合物的聚合物的集群采用分子内结构的特点，自避免链，这构成了一个强烈的对比，不可逆SCNP在拥挤的解决方案与纯粹的拓扑相互作用（没有分子间键）的分形球状行为。最后，我们研究了系统的动力学，它显示了可逆凝胶形成系统所期望的签名。一个有趣的行为出现在重组动力学的集群。弛豫主要是通过长距离扩散介导的，通过断裂和形成键，不离开弛豫簇的链。关于短暂游离的少数链，它们重新附着到簇上所花费的时间完全由键强度决定。
2020-12-01 cond-mat.soft
Trapping, gliding, vaulting: Transport of semiflexible polymers in periodic post arrays
可变形颗粒通过多孔介质的输送是从过滤到石油回收到生物制剂的输送和扩散的大量应用的基础。使用直接的数值模拟，我们分析了半柔性聚合物的动力学的影响下，在一个结构化的二维晶格作为一个理想化的多孔介质中施加的流量。这一问题在爬行的限制和长链聚合物分子如DNA通过微柱阵列进行电泳色谱分离方面受到了广泛关注。与长熵分子相反，弹性聚合物的动力学是由障碍物散射和流动诱导的屈曲不稳定性的组合引起的。我们确定了三种主要的运输方式，涉及捕获，滑翔和拱顶的障碍物周围的聚合物，我们揭示了他们的基本特征，使用工具从动力系统理论。这些散射动力学的相互作用与运输和变形中施加的流的结果在长时间的渐近分散的质量的质心，我们量化的流体动力学色散张量。然后，我们讨论了一个简单而有效的色谱装置，利用不同的运输模式之间的竞争，在稀悬浮液中的细丝排序根据其长度。
2020-06-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Thermodynamics of mixtures of patchy and spherical colloids of different sizes: a multi-body association theory with complete reference fluid information
我们提出了一个理论来预测不同直径胶体混合物的结构和热力学，建立在我们早期的工作[J. Chem. Phys. 145，074904（2016）]上，该工作考虑了所有颗粒都被限制为具有相同尺寸的混合物。片状的溶剂颗粒具有短程定向相互作用，而溶质颗粒具有短程各向同性相互作用。没有任何缔合位点的硬球混合物形成参考流体。多体缔合理论中的一个重要组成部分是对参考溶剂在参考溶质周围的聚集的描述。在这里，我们占的物理，多体集群的参考溶剂周围的参考溶质在一个定义的观察体积的占用统计。这些占用概率是从增强的抽样模拟中获得的，但我们还提出了统计力学模型来利用有限的模拟数据估计这些概率。相对于仅描述参考文献中的三体相关性的方法，结合完整的参考信息可以更好地预测各种系统条件下物理溶质的键合状态和热力学。重要的是，从分子模拟和理论的无限稀释溶质的残余化学势的分析表明，而化学势是有点不敏感的参考流体的能量和熵的贡献的结构的描述是不是，从完整的参考方法的结果更好地与粒子模拟。
2017-01-11 cond-mat.soft physics.chem-ph
The phase behaviour and structure of a fluid confined between competing (solvophobic and solvophilic) walls
我们考虑一个模型流体与长距离，分散粒子间的潜力之间的竞争平行壁。一个壁是亲溶剂的，并且在本体液体-气体共存时将是完全湿润的，而另一个壁是疏溶剂的，并且在本体共存时将是完全干燥的。当壁间距L是大的，系统是低于散装临界温度和接近散装液-气共存，"离域界面“或”软模式“相形式与液-气界面附近的狭缝的中心，这通过幂律尾巴的粒子间的潜力与墙壁相互作用。我们使用一个粗粒度的有效哈密顿方法来获得明确的吉布斯吸附，表面张力，溶剂化力和总磁化率的标度表达式。使用非局部密度泛函理论（DFT），我们计算密度分布的非对称受限流体在不同的化学势，并充分大的L，确认的标度预测的四个热力学量。由于幂律势完全润湿的上临界尺寸<3，我们认为我们的（平均场）标度预测在结合界面波动影响的处理中仍然有效。由于壁分离L是减少在散装液-气共存，我们预测的毛细管蒸发过渡从“离域界面”相的稀释气体状态，只是一个薄的吸附膜的液体样密度旁边的亲溶剂壁。这种转变与半无限体系中发生在亲溶剂壁处的一级预润湿转变密切相关。我们比较的竞争壁系统的相图与相同的亲溶剂和相同的疏溶剂壁之间的流体限制的相图。
2012-07-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Water under extreme confinement in graphene: Oscillatory dynamics, structure, and hydration pressure explained as a function of the confinement width
石墨烯纳米通道与其可能的应用有关，例如在水净化中，以及理解它们如何改变受限液体的性质的挑战。在这里，我们使用全原子分子动力学模拟调查水限制在一个开放的石墨烯狭缝孔作为其宽度的函数$w$，下降到亚纳米尺度。我们发现，水的平移和旋转动力学表现出振荡依赖于$w$，由于水分层。动力学中的振荡与水合压力中的振荡相关，水合压力可以是负的（疏水吸引力），或高达$\sim 1$ GPa，如实验中所见。在孔隙宽度与全层一致时（一层和两层分别在$7.0$ λ和$9.5$ λ附近），体系的自由能最小，水化压力为零。在这些分离处，承压水的动力学减慢。然而，在自由能具有最大值的地方，即，对于那些与良好分离层的形成不相容的孔宽度，如$w\simeq 8.0$。在这些$w$值附近，动力学比本体更快，水从孔隙中挤出。对于受限的简单液体，或者对于封闭的纳米孔中的水，都没有观察到这种行为。自由能的分解阐明了动力学加速和减速的起源。特别是，我们发现，减速的性质取决于水层的数量：对于两层，这是由于内能的贡献，在简单的液体，而对于一层，它有一个熵的起源可能是由于存在的氢键网络在水中。我们的研究结果揭示了承压水的动力学和热力学机制，并为今后的实验提供了指导。
2021-03-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Solubility of poorly soluble species in bulk and nanopores from grand-canonical Wang-Landau sampling
Institute for Computational Physics, University of Stuttgart（斯图加特大学计算物理研究所）；SC SimTech, Stuttgart Center for Simulation Science, University of Stuttgart（斯图加特大学斯图加特模拟科学中心）；Institute for Physics of Functional Materials, Hamburg University of Technology（汉堡工业大学功能材料物理研究所）
该研究采用巨正则Wang-Landau采样计算体相及纳米孔中二元Lennard-Jones混合物的态密度，发现难溶物种溶解度需取系综平均，且壁面-溶剂相互作用主导过溶解度的增强效果。
2026-10-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
