Experimentally Probing 'Hydrophobic' Water at the Gold Electrode/Aqueous Interface
在水相电化学反应机理的定量描述，需要在电极/水界面的局部水结构的实验表征及其随电位变化的演变。在电化学条件下通过实验获得这样的洞察力是一项艰巨的任务。在这里，我们的特点是潜在的依赖结构的一个亚群体的界面水，有一个OH基团指向金工作电极，使用界面特定的振动光谱在薄膜电化学电池。这种“游离-OH”基团是可观察到的扩展疏水界面的分子水平。这种“自由-OH”在所有电位下仅与Au表面弱相互作用，具有当接近零电荷电位时变窄的取向分布，并且在金电极的氧化上消失。
2017-11-04 physics.chem-ph
Probabilistic approach to the length-scale dependence of the effect of water hydrogen bonding on hydrophobic hydration
我们提出了一种水-水氢键的概率方法，该方法允许获得每个水分子的键数作为其与疏水性颗粒的距离和疏水性半径的函数的解析表达式。这种方法可以用于密度泛函理论（DFT）和计算机模拟，以检查粒子的水合作用和溶剂介导的相互作用的颗粒尺寸的影响。例如，它允许一个明确地确定水氢键贡献的外部电位，其中一个水分子受到附近的疏水。该模型的DFT实现预测的水合自由能每单位面积的球形疏水物是急剧敏感的疏水物半径为小半径和弱敏感，大的，这证实了小和大的长度尺度的粒子通过不同的机制发生的水合的愿景。另一方面，该模型预测，即使是足够小的半径的非极性粒子的水合作用可能会成为philically有利的，由于成对（分散）水-水和水-疏水相互作用的能量的相互作用。这揭示了以前的反直觉观察（理论和模拟），两个惰性气体分子更喜欢形成溶剂分离的对，而不是接触的对。
2013-03-18 cond-mat.soft physics.chem-ph
Temperature effect on the small-to-large crossover length-scale of hydrophobic hydration
水化热力学由小溶质的熵变到大溶质的熵。疏水水合的小到大的交叉长度尺度取决于溶剂的热力学条件，例如温度、压力、添加剂的存在等。我们试图摆脱一些光的温度依赖性的交叉lengthscale通过使用概率的方法，水氢键，使之能够获得一个解析表达式为每个水分子的键数的函数的距离溶质和溶质半径。将该方法扩展到密度泛函理论中，可以在不同温度下在整个从小到大的长度范围内研究溶质尺寸对其水合作用的影响。已知水化自由能对温度和溶质尺寸的依赖性，可以得到其作为温度和溶质尺寸的函数的热力学和熵贡献。这些功能可以提供有趣的洞察到疏水水化的交叉长度尺度的温度依赖性。将该模型应用于T=293.15 ~ T=333.15 K温度范围内不同半径球形颗粒在水中的水化反应。模型预测的小疏水物的水化自由能的温度依赖性与实验和模拟数据是一致的。提出了三种可供选择的定义的小到大的跨越长度尺度的疏水水化，并得到它们的温度依赖性。根据定义和温度，小到大的水化机制的交叉预测发生半径从一个到几个纳米的疏水体。独立于其定义，预测的交叉长度尺度随温度的升高而减小。
2013-07-29 cond-mat.soft physics.chem-ph
Atomistic Hydrodynamics and the Dynamical Hydrophobic Effect in Porous Graphene
二维晶体在电学和光学物理学中扮演着重要的角色，它们正在成为流体分离和水脱盐的新平台，这是在纳米级环境中发生的流体动力学过程。为了使数值模拟发挥预测和描述的作用，必须有理论上合理的方法，这些方法跨越物理尺度的数量级，从通道内粒子的原子运动到驱动传输的大尺度流体动力学梯度。在这里，我们使用约束动力学推导出一个非平衡分子动力学方法模拟稳态质量流的流体移动通过纳米空间的多孔固体。在模型系统上验证了我们的方法后，我们用它来研究水通过电掺杂的单层石墨烯的孔隙移动的疏水效应。我们计算的渗透性的趋势并不遵循膜的疏水性，而是由两种竞争分子运输机制之间的交叉所控制。
2016-05-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Molecular theory and the effects of solute attractive forces on hydrophobic interactions
通过理论和模拟结果的协调发展，研究了溶质吸引力对疏水相互作用的影响。我们提出了一个简明的推导局部分子场（LMF）理论的溶质吸引力对疏水相互作用的影响，推导澄清了LMF理论的密切关系，EXP近似很久以前应用到这个问题。模拟结果表明，从纯粹的排斥原子溶质相互作用，包括现实的吸引相互作用\emph{diminishes}的疏水键的强度的变化。对于Ar-Ar rdfs考虑逐点，溶质吸引力对疏水相互作用的影响的数值结果是相反的符号和更大的幅度比预测的LMF理论。从准化学理论的角度讨论了这种比较，并建议这种差异的第一个原因是在LMF理论的Ar对的水化能的不完整的评估。与最近的建议所需的关联函数积分的系统大小外推，Ar-Ar rdfs允许渗透第二维里系数$B_2$的评价。这些$B_2$还表明，引入吸引相互作用导致更积极的（排斥）值。在吸引相互作用的作用下，随着温度的升高，$B_2$可以从正值变为负值。这与Watanabe，\emph{et al.,}的历史工作一致，$B_2 \approx 0$用于中间情况。在这里的所有情况下，随着温度的升高，$B_2$变得更有吸引力。
2015-10-27 physics.chem-ph
Conditional solvation of isoleucine in model extended and helical peptides: context dependence of hydrophobic hydration and the failure of the group-transfer model
GXG三肽相对于参比GGG的水合热力学通常用于定义X的条件水合贡献。这个量或侧链的小分子类似物的水合热力学或这些估计的一些组合已经锚定了对蛋白质稳定性和折叠的开创性实验的解释。我们表明，这种程序来模拟蛋白质水化有显着的局限性。我们研究了异亮氨酸侧链在扩展的五肽和螺旋十肽的条件水合热力学，适当地使用扩展的五甘氨酸或适当的螺旋十肽作为参考。丁烷的水合作用为侧链提供了一个小分子参考。我们使用准化学理论解析的水化热力学化学，包装，和远程相互作用的贡献。化学贡献反映了溶质的定义的内壳层内的溶剂聚类的贡献; g-丁烷的化学贡献比异亮氨酸的条件化学贡献实质上更负。填充贡献给出了在溶剂中产生空腔所需的功，这是理解疏水水合作用的一个感兴趣的量。g-丁烷的堆积贡献大大高估了异亮氨酸的条件堆积。这种补偿贡献的净值仍然与异亮氨酸的条件自由能不一致，但幅度较小。正丁烷模型的过量水化焓和熵也比侧链的相应条件量更负。在描述螺旋肽中异亮氨酸的条件溶剂化时，GGIGG中异亮氨酸的条件溶剂化也证明是不令人满意的。
2013-11-05 physics.bio-ph physics.chem-ph q-bio.BM
Investigating the roles of hydrophobicity and electrostatics in the particle-scale dynamics and rheology of dense microgel suspensions
Raman Research Institute（拉曼研究所）
本文通过实验证明，在VPTT以下加入解离或非解离添加剂可使PNIPAM微凝胶颗粒疏水性显著增强，且在VPTT以上通过静电与疏水协同作用调控悬浮液刚性，为合成新型超材料提供新途径。
2025-11-05 cond-mat.soft physics.chem-ph
Rough interfaces, accurate predictions: The necessity of capillary modes in a minimal model of nanoscale hydrophobic solvation
疏水效应的现代理论突出了其对长度尺度的依赖，特别强调了在相当大的疏水体附近出现的界面的重要性。我们最近表明，忠实地处理这样的纳米界面需要仔细注意毛细波的统计，与溶剂化热力学的计算显着的定量影响。在这里，我们展示了一个粗粒度的晶格模型，在钱德勒和同事们开创的精神，当被告知这种理解，可以捕捉到广泛的疏水行为与惊人的准确性。具体来说，我们计算的概率分布微观密度波动同意非常好的原子模拟的结果，甚至许多标准偏差的平均值，甚至在高度异质性的环境中的探测体积。这种精度是在不调整自由参数的情况下实现的，因为该模型完全由液态水的众所周知的性质指定。作为说明性的例子，它的效用，我们的特点的自由能分布的溶质穿过空气-水界面，并计算扩展的纳米级表面之间的空间疏散的热力学成本。总之，这些计算表明，一个高度简化的水溶剂化模型可以作为有效的多尺度模型的基础，由疏水和界面力驱动的空间组织。
2015-10-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Self-assembly of small molecules at hydrophobic interfaces using group effect
虽然在自然界中很常见，但在人工系统中，小分子在固液界面处的自组装很难控制。溶解的小分子的高流动性限制了它们在界面处的驻留，通常将自组装限制在受限的系统中或在分子和表面之间具有移动系链。小氢键分子可以克服这些问题，利用基团效应稳定，实现非拴系自组装在疏水界面。值得注意的是，与固体的弱分子相互作用使得有可能影响界面氢键网络，潜在地产生各种各样的超分子结构。在这里，我们研究了水和醇的混合物在石墨界面通过基团效应自组装的纳米尺度细节。我们通过添加少量能够干扰氢键网络的外来分子和系统地改变醇烃链的长度来探索分子间和表面相互作用之间的相互作用。然后使用原子力显微镜检查在室温下形成的超分子结构，并从计算机模拟中获得见解。我们表明，这里研究的基于基团的自组装方法是通用的，并且可以在其他基底上复制，如二硫化钼和氧化石墨烯，这可能使其与各种各样的系统相关。
2020-04-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Structure and thermodynamics of supported lipid membranes on hydrophobic van der Waals surfaces
本研究利用控温原子力显微镜分析了磷脂酰胆碱单层在石墨和六方氮化硼等疏水范德华晶体上的吸附，发现其取向依赖浓度且转变温度显著高于亲水基底，为新型药物递送和生物传感设备应用提供了重要参考。
2024-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.bio-ph
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
Effect of a Tertiary Butyl Group on Polar Solvation Dynamics in Aqueous Solution: A Computational Approach
目前的计算研究调查水的溶剂化动力学的变化时，引入疏水侧链的分子探针N-甲基-6-羟基喹啉甜菜碱。高精度瞬态荧光和吸收测量发表在配套文件中揭示了疏水侧链改变对所观察到的发色团在水中的溶剂化动力学的影响。由于发色团的形状、大小和结构对随时间变化的斯托克斯位移的影响到目前为止被认为只在与溶质相比缓慢旋转的溶剂中起作用，或者如果溶质的氢键能力改变，则这一发现是相当出乎意料的。从非平衡模拟得到的随时间变化的斯托克斯位移的分析证实了实验延迟因子和活化能，并表明溶质运动，即振动，是主要负责所观察到的溶剂化动力学延迟。较小的发色团周围的更快的动力学实际上是通过位于发色团的吡啶部分的一些正常模式实现的。旋转也有助于在很小的程度上的水合动力学，但小和大的衍生物一样。此外，局部停留时间揭示了发色团周围的第一溶剂壳层中的轻微延迟。因此，目前的图片溶质作为一个被动的分子探针，甚至需要修改溶剂，如水。
2021-05-19 physics.chem-ph
