Liquid-vapor critical behavior of the TIP4P/2005 water model: effects of NaCl solutes and hydrophobic confinement
Johannes Gutenberg-Universität（约翰内斯·古腾堡大学）
研究揭示了NaCl浓度增加导致液-气临界温度和压力升高，而疏水限制使临界点下降，同时强调了范德华截断距离对临界点估计的重要性。
2026-01-05 cond-mat.soft physics.chem-ph
Ion adsorption and zeta potential of hydrophobic interfaces
本章系统介绍疏水界面的基本概念，并通过文献实验数据比较固/水、液/水和气/水界面的离子吸附与zeta电位差异，指出需更多实验数据来确认H$^+$离子对所有疏水界面的亲和力强于OH$^-$离子。
2025-08-19 physics.chem-ph
Aromatic Molecule Solvation in Liquid Water with Coupled Cluster Accuracy: The Balance of Pi-Interactions and Hydrophobicity
Ruhr-Universität Bochum（波鸿鲁尔大学）
研究水中芳香分子溶剂化中π相互作用与疏水性平衡问题，采用基于图形原子簇扩展训练机器学习原子间势的方法，得到CCSD(T)质量的MLIP，能再现相关能量和力，揭示常用方法不足，为高精度模拟打开大门。
2026-07-16 physics.chem-ph
Simulations of water and hydrophobic hydration using a neural network potential
使用神经网络势（ANI-1ccx）产生的量子数据的大数据集的分子和对的分子，等温，恒容模拟表明，该模型可以作为精确的从头计算分子动力学模拟纯液态水和水溶剂化的甲烷分子。没有用于液相的理论或实验数据用于训练模型，这表明ANI-1ccx方法是将高水平从头算方法与大规模模拟的潜力联系起来的有效方法。
2021-01-07 physics.chem-ph
Water under hydrophobic confinement: entropy and diffusion
本研究通过分子动力学模拟探究疏水限制壁附近水的扩散，发现邻近壁的水层扩散显著增强，且可用关联扩散速率与超额熵的通用标度律解释，拓展了该定律对水在纳米受限下动力学的描述能力。
2024-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.chem-ph
Molecular Realism in Default Models for Information Theories of Hydrophobic Effects
这封信考虑了几个物理参数的贡献，惰性气体的疏水水化，构建默认模型来测试它们在信息理论，并给出信息理论预测使用这些默认模型与时刻信息来自模拟液态水。测试的物理特性包括：填充或空间效应、降低溶剂压力的吸引力的作用以及液态水中水分子的大致四面体配位。填充效应（硬球默认模型）和填充效应加上吸引力（Lennard-Jones默认模型）是无效的，在改进预测的疏水性水合自由能的惰性气体在以前使用的吉布斯和平坦的默认模型。然而，一个概念上简单的集群泊松模型，将四面体协调结构的默认模型是这些预测的更好的表现之一。这些结果提供了一个部分合理化的显着性能的平面默认模型在以前的应用程序中的两个时刻。因此，集群泊松违约模型将是进一步完善的主题。
1999-01-19 physics.chem-ph
Mechanisms in Slide Electrification of Liquid and Frozen Drops on Hydrophobic Surfaces
Max Planck Institute for Polymer Research（马克斯·普朗克聚合物研究所）
研究液态和冻态液滴在疏水表面滑动电荷的机制，发现极性液体在低温下仍积累显著电荷，而非极性液体电荷较低，表明可能涉及电子转移机制。
2026-07-02 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.flu-dyn
Large integration time-step in molecular dynamics simulation artificially enhances the strength of hydrophobic interaction
UT-Battelle, LLC（UT-Battell有限责任公司）
该研究通过分子动力学模拟发现，大积分时间步长会人为增强疏水相互作用，其机制在于疏水贡献的变化，而亲水贡献不受影响。
2026-09-25 cond-mat.soft physics.chem-ph
Molecular Density Functional Theory for water with liquid-gas coexistence and correct pressure
疏水性溶质在水中的溶剂化具有特殊性，因为液体和气体几乎是共存的。在积分方程的超网链近似中，或者等价地在分子密度泛函理论的均匀参考流体中，共存没有被考虑。因此，纳米级疏水溶质的水合结构和能量是不正确的。在这篇文章中，我们提出了一个桥功能，纠正这种热力学的不一致性，通过引入一个亚稳气相的均匀溶剂。我们展示了如何可以做到这一点的三阶展开的功能周围的散装液体密度，施加正确的压力和正确的二阶导数。虽然这一理论并不局限于水，我们应用它来研究在室温和压力下的水的疏水溶剂化和比较的结果，全原子模拟。有了这个校正，分子密度泛函理论给出，在一个适度的计算成本，定量水合自由能和结构的小分子溶质，如正构烷烃，和硬球溶质的半径范围从埃到纳米。理论预测的宏观液-气表面张力与实验结果相当。这一理论给出了一个替代的经验硬球桥校正到目前为止使用的几个作者。
2015-04-18 physics.chem-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
Coupling hydrophobic, dispersion, and electrostatic contributions in continuum solvent models
最近的研究水合的微米和纳米级溶质已经证明了一个强大的{ \it耦合}之间的疏水性，分散和静电的贡献，一个事实没有考虑在目前的隐式溶剂模型。我们提出了一个理论形式主义，占耦合最小化吉布斯自由能相对于溶剂体积排斥函数。溶剂可及表面是我们理论的输出。我们的方法说明了不同长度尺度上的烷烃组装溶质的水合作用，并捕捉到与最近的计算机模拟一致的溶质-溶剂相互作用的特定形式的强敏感性。
2005-09-13 physics.chem-ph
Origin of entropy convergence in hydrophobic hydration and protein folding
利用信息论模型对蛋白质去折叠量热法测量的疏水溶剂化熵在同一温度下收敛的原因进行了分子解释。熵收敛来自于水分子尺度体积的占位起伏对温度的弱依赖性。水与一般有机溶剂熵行为的对比，宏观上表现为水的等温压缩性对温度的相对不敏感性。信息论模型提供了一个定量的描述小分子水化，并预测收敛时的负熵。熵对蛋白质折叠的贡献的解释应该解释这个结果。
1996-11-18 physics.chem-ph
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
Dissecting Hydrophobic Hydration and Association
我们使用适当定义的短程参考模型的液态水澄清不同的角色，当地的氢键，范德华吸引力，和远程静电相互作用发挥在水中的非极性溶质的溶剂化和协会。虽然局部氢键相互作用主导涉及小溶质的疏水效应，但发现更长范围的静电和分散相互作用在描述大溶质周围的界面结构中越来越重要。氢键网络设置溶质长度尺度，在该尺度下观察到这些小和大长度尺度制度之间的溶剂化行为的交叉。不平衡的长程作用力作用于界面水分子在疏水缔合中也很重要，在这里通过分析模型甲烷和巴克敏斯特富勒烯溶质的缔合来说明。
2015-02-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Molecular Density Functional Theory of Water describing Hydrophobicity at Short and Long Length Scales
本文推广了我们最近提出的水的分子密度泛函理论[G. Jeanmairet等人，《物理化学杂志》4，619，2013]到各种尺寸的疏水溶质的溶剂化，从埃到纳米。该理论是基于在两个经典的密度场，粒子密度和多极极化密度方面的过剩自由能的二次展开。它的实施需要作为输入的水的分子模型和三个可测量的体属性，即结构因子和k依赖的纵向和横向介电常数。发现小疏水分子周围的精细三维水结构被很好地再现。相比之下，计算的溶剂化自由能出现高估，并没有表现出正确的定性行为时，疏水性溶质的大小增长。这些缺点得到纠正，在精神的Lum-Chandler-Weeks理论，补充功能与截断硬球功能的作用超过二次秩序的密度。这使得所得到的功能兼容的范德瓦尔斯理论的液-气共存在长距离。与现有的分子模拟相比，该方法产生合理的溶剂化结构和自由能的大小增加的硬或软球，与正确的定性过渡，从体积驱动到表面驱动的制度在纳米尺度。
2013-10-18 physics.chem-ph
Size-dependence of hydrophobic hydration at electrified gold/water interfaces
金属/水界面处的疏水水合作用积极地有助于电化学反应的能量学，例如CO $_2$和N $_2$还原，其中涉及小疏水分子。采用恒电位分子动力学方法研究了金/水界面的疏水水化反应。我们提出了一个扩展的Lum-Chandler-Weeks（LCW）理论来描述在界面处的疏水水化的自由能作为溶质尺寸和施加电压的函数。基于这个模型，我们能够预测的自由能成本的空腔形成在接口直接从自由能成本的散装加上接口相关的校正项。界面水网络有助于显着的自由能产生一个理想的疏水物在金表面的外层吸附的偏好。我们预测积累的小疏水溶质的大小相当于CO或N $_2$，而自由能成本水合较大的疏水体，以上2.5埃半径，被证明是在界面处比在散装。有趣的是，从体积占主导地位的过渡到表面占主导地位的制度预测的LCW理论在散装也发现发生在Au/水界面的疏水体，但发生在较小的腔半径。通过将扩展的LCW理论应用于一个简单的模型加成反应，我们说明了我们的研究结果对电化学反应的一些影响。
2020-11-17 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Microgroove convexity is critical for robust gaseous layers on hierarchically-structured superhydrophobic surfaces
在浸没的疏水表面上捕获的气体层（胸甲）对其功能至关重要。原纤维形态提供了一个自然的途径，但它们仅限于一个狭窄的范围内的液体表面系统，并容易受到压力波动，不可逆地破坏的胸甲。受水蕨（Salvinia）叶片的凸形凹槽表面的启发，支持其纤维生长，我们研究了3D打印双尺度表面上的胸甲形成，这些表面具有椭圆形互连微槽。凹槽曲率稳定了种子气体层（SGL），促进了所有浸没的疏水表面的胸甲形成和恢复。计算和理论计算表明，SGL存储容量，设置的胸甲鲁棒性遵循从液体介质适应槽的几何形状和压力，它可以进一步调整使用分离的凹槽。我们的研究突出了凹槽凸度作为一个关键的形态特征，用于设计多尺度浸没表面，以实现强大的超疏水性。
2021-11-17 cond-mat.soft 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
