基于MS的水油界面中油包水液滴运动行为研究 原创

界面科学是连接物理、化学、生物和材料科学的重要交叉领域，其中液-液界面（特别是水-油界面）因其独特的物理化学性质而成为研究热点。在该界面体系中，乳液（如乳状液、微乳液）的形成与稳定性是核心科学问题之一。近年来，一种特殊的结构——位于水-油界面的油包水（W/O）液滴——因其独特的静态与动态行为引起了广泛关注。尽管宏观尺度的实验观测和连续介质理论模型（能够描述水油界面中油包水液滴的整体运动行为，但要深刻揭示其微观起源和分子机制，分子动力学模拟是不可或缺的关键研究手段。

在Material Studio软件中，我们可以通过构建W/O界面，并在足够的动力学模拟来解释其在分子层面上的运动行为。通过分子动力学的模拟，可以像“超高倍显微镜”一样，实时、原位地追踪单个分子或离子在油-水界面及油膜中的扩散、穿梭和吸附/脱附过程。同时，在模拟过程中，可以研究不同边界条件下水油界面中油包水液滴的运动行为。

首先，采用MS中的AC模块及Build Layer工具构建分子模型，完成水油界面及油包水结构的构建，为后续计算提供输入文件。随后在Dynamic模块中进行动计核优化，实现对结构的能量最小化操作，减少建模过程中的能量不平衡及消除内应力。

在此之后，通过Dynamic的过程，实现对油水界面的动态行为模拟。可以看到，随着模拟时间的推进，体系能量逐渐达到平衡。

观察分子模型，可以明确的看到水球逐渐进入水层，但仍然有部分水分子在油相中。这与油水界面中油包水模型的实际情况相符。实验观察发现，当W/O液滴被注入或自发形成于水-油界面时，它们可以稳定地“锚定”在界面上，形成一个部分浸入水相、部分浸入油相，并被一层薄油膜与水相隔开的非对称结构。

同时，我们也可以分析其中设计的MSD，RDF及其他物理性质。

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