Dielectric permittivity of water confined in stacks of charged lipid layers: Extracting profiles from molecular dynamics simulations using a modified Poisson–Boltzmann equation

介电常数 分子动力学 介观物理学 化学物理 电介质 材料科学 溶剂化 水溶液 离子 化学 脂质双层 热力学 水模型 离子键合 电导率 相对介电常数 离子电导率 介电常数 纳米流体学 动力学(音乐) Debye–Hückel方程 分布函数
作者
Ludovic Gardré,Swen Helstroffer,Pierre Muller,Fabrice Thalmann,Thierry Charitat,Laurent Joly,Claire Loison
出处
期刊:Journal of Chemical Physics [American Institute of Physics]
卷期号:163 (19)
标识
DOI:10.1063/5.0274252
摘要

Most organic and inorganic surfaces (e.g., glass or lipid membranes) become charged in aqueous solutions. The resulting ionic distribution induces effective interactions between the charged surfaces, which depend on the permittivity of the confined aqueous solution. To explore this phenomenon in very confined systems, we perform all-atom molecular dynamics (MD) simulations of charged lipid membranes separated by a salted water layer of varying thickness. To extract an effective permittivity from the atomistic model, we compare the ion distributions of these simulations with the ones of a continuous, mesoscopic model: a modified Poisson–Boltzmann (mPB) equation taking into account a spatially varying dielectric permittivity and an explicit Born solvation energy for ions. Such mPB/MD comparisons, applied to lipid membranes at various hydration levels, reveal a sharp decrease of the permittivity upon dehydration, converging to a plateau value that we attribute to lipid headgroups. We discuss the limitations of the mPB model in the dehydrated lipid membranes, in particular through the appearance of ion/ion correlations, and compare our results to alternative computational methods. In our tension-free simulations of the fluid membranes, an increase in the area per lipid indicates that the permittivity decrease is accompanied by intermembrane attraction. Our approach could be generalized to estimate a mesoscopic permittivity of liquids confined by other interfaces, provided ions follow Boltzmann statistics.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
2秒前
pluto应助David采纳,获得10
3秒前
科研通AI6.1应助木木三采纳,获得10
4秒前
元谷雪发布了新的文献求助10
4秒前
乐乐应助皮在痒采纳,获得10
4秒前
希望天下0贩的0应助xiaoyu采纳,获得10
4秒前
小马甲应助tier3采纳,获得10
4秒前
5秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
科研通AI2S应助jackdawjo采纳,获得10
7秒前
桐桐应助Reni采纳,获得10
7秒前
8秒前
9秒前
SLYXY发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
mukji完成签到,获得积分10
10秒前
鄂海菡完成签到,获得积分0
11秒前
开朗无施发布了新的文献求助10
11秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
潇洒从彤完成签到,获得积分10
12秒前
东城区吴彦祖完成签到,获得积分10
13秒前
思源应助CBWKEYANTONG123采纳,获得10
13秒前
14秒前
14秒前
lulu发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
16秒前
Aurinse完成签到,获得积分10
17秒前
嗯哼完成签到,获得积分10
17秒前
17秒前
学不通完成签到,获得积分10
18秒前
科研通AI6.1应助SLYXY采纳,获得10
18秒前
19秒前
皮在痒发布了新的文献求助10
19秒前
19秒前
19秒前
19秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Agyptische Geschichte der 21.30. Dynastie 3000
„Semitische Wissenschaften“? 1510
从k到英国情人 1500
Cummings Otolaryngology Head and Neck Surgery 8th Edition 800
Real World Research, 5th Edition 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5761057
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5527282
关于积分的说明 15398807
捐赠科研通 4897632
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2634274
邀请新用户注册赠送积分活动 1582397
关于科研通互助平台的介绍 1537744