杂化胶体-聚电解质凝聚层的结构与动力学：来自分子模拟的见解

聚合物体系中的静电相互作用导致了广泛的液-液相变，这对生物学和材料科学具有重要意义。此类相变被称为复杂凝聚，近期的研究试图理解其 underlying 的物理与化学机制。迄今为止，大多数理论与模拟工作集中于带相反电荷的线性聚电解质，其在凝聚相中呈现近乎理想线团构象。然而，当凝聚层组分之一为球状蛋白时，更好的络合模型应将其中一种物种替换为球形带电粒子或胶体。本工作中，我们采用球形模型对胶体进行粗粒化模拟，研究胶体-聚电解质凝聚。模拟结果表明，所得（杂化）凝聚层的电中性单元由吸附于胶体上的聚电解质层构成。从模拟中提取的关于凝聚相结构与密度的幂律，与基于吸附的凝聚标度理论一致。在中等胶体电荷 $Q$ 下，凝聚层保持非晶（无序）态；而当超过某一阈值 $Q > Q^{*}$ 时，形成凝聚层内胶体晶体。在无序凝聚层中，若 $Q$ 足够低，胶体在半稀聚合物溶液中作为中性非黏附纳米颗粒扩散。对于更高的 $Q$，吸附较强，胶体变为有效黏附。我们的发现与聚电解质同蛋白、离子型表面活性剂的球形胶束以及固态有机或无机纳米颗粒的凝聚相关。