电场中水介导的纳米粒子有序化

界面极性分子对外加电场表现出强烈的各向异性响应，倾向于使偶极矩平行于界面排列。特别是在水中，这种效应与受限几何下水的氢键空间不对称性引起的普遍取向偏好相结合，可能产生 Janus 界面。这两种效应表现为水的极化强烈依赖于相对于界面的电场方向以及电场的极性（符号）。利用分子模拟，我们证明了通过水介导作用于非极性表面的强场致取向力。在与 DNA 聚离子周围电场相当的场强下，我们预测作用于相邻纳米粒子的力矩足以克服热涨落。这些力矩可以使表面积小至 1 nm²的粒子发生取向排列。该机制可支持悬浮纳米粒子的电控有序化，作为调节其性质的一种手段，并可在电纳米机械器件中找到应用。