响应性胶体非均匀悬浮液的结构与位置依赖性质
软凝聚态物质
2020-10-28 v1 统计力学
化学物理
摘要
响应性粒子，如生物大分子或水凝胶，呈现出广泛且多峰的构象分布，因而能够响应外场或局部环境（例如由共溶质或pH介导）而显著改变其性质（如尺寸、形状、电荷密度等）。在此，我们通过在形式粗粒化过程中引入一个额外的性质自由度作为集体变量，讨论响应性胶体（RCs）模型的基本统计力学。后者在粗粒化（CG）自由能中引入了一个额外的一体型项，定义了单个多分散RC的单粒子性质分布。我们论证，在平衡热力学极限下，此类RC的CG系统表现得如同由非响应性粒子组成的常规多分散系统。随后我们阐明外场的作用，外场施加局域（位置依赖）的性质分布，从而对空间一体性质与密度分布产生非平凡影响，即便对于RC的理想（无相互作用）气体亦如此。最后，我们应用局域密度近似下的密度泛函理论（LDA-DFT）讨论粒子相互作用的效应，具体示例包括：i）处于位置和性质均线性的外场中的RC悬浮液；ii）具有高度局域化性质（尺寸）并被限制在两壁之间的RC悬浮液；iii）双组分悬浮液，其中非均匀分布的（非响应性）共溶质组分（例如在对热敏聚合物的渗透剂或盐诱导塌缩/溶胀转变的研究中所见）改变了RC液体的局域性质与密度。
引用
@article{arxiv.2009.07511,
title = {Structure and position-dependent properties of inhomogeneous suspensions of responsive colloids},
author = {Yi-Chen Lin and Benjamin Rotenberg and Joachim Dzubiella},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.07511},
year = {2020}
}
备注
31 pages, 5 figures, accepted in Phys. Rev. E