Structure and dynamics of nanoconfined water and aqueous solutions

This review is devoted to discussing recent progress on the structure, thermodynamic, reactivity, and dynamics of water and aqueous systems confined within different types of nanopores, synthetic and biological. Currently, this is a branch of water science that has attracted enormous attention of researchers from different fields interested to extend the understanding of the anomalous properties of bulk water to the nanoscopic domain. From a fundamental perspective, the interactions of water and solutes with a confining surface dramatically modify the liquid’s structure and, consequently, both its thermodynamical and dynamical behaviors, breaking the validity of the classical thermodynamic and phenomenological description of the transport properties of aqueous systems. Additionally, man-made nanopores and porous materials have emerged as promising solutions to challenging problems such as water purification, biosensing, nanofluidic logic and gating, and energy storage and conversion, while aquaporin, ion channels, and nuclear pore complex nanopores regulate many biological functions such as the conduction of water, the generation of action potentials, and the storage of genetic material. In this work, the more recent experimental and molecular simulations advances in this exciting and rapidly evolving field will be reported and critically discussed.Fil: Corti, Horacio Roberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Constituyentes | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Constituyentes; ArgentinaFil: Appignanesi, Gustavo Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Química del Sur. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Química. Instituto de Química del Sur; ArgentinaFil: Barbosa, Marcia C.. Universidade Federal do Rio Grande do Sul; BrasilFil: Bordin, J. Rafael. Universidade Federal de Pelotas; BrasilFil: Calero, Carles. Universidad de Barcelona; EspañaFil: Camisasca, Gaia. Università Roma Tre III; ItaliaFil: Elola, Maria Dolores. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Constituyentes | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Constituyentes; ArgentinaFil: Franzese, Giancarlo. Universidad de Barcelona; EspañaFil: Gallo, Paola. Università Roma Tre III; ItaliaFil: Hassanali, Ali. The Abdus Salam; ItaliaFil: Huang, Kai. Shenzhen & Chinese Academy Of Sciences (s. & C. Academy Of Sciences); ChinaFil: Laria, Daniel Hector. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Constituyentes | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Constituyentes; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Menéndez, Cintia Anabella. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Química del Sur. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Química. Instituto de Química del Sur; ArgentinaFil: Montes de Oca, Joan Manuel. Universidad Nacional del Sur; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Química del Sur. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Química. Instituto de Química del Sur; ArgentinaFil: Longinotti, María Paula. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Rodriguez, Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Constituyentes | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Constituyentes; Argentina. Universidad Nacional de San Martín; ArgentinaFil: Rovere, Mauro. Università Roma Tre III; ItaliaFil: Scherlis, Damián. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Szleifer, Igal. Northwestern University; Estados Unido

From the Atomistic to the Macromolecular Scale: Distinct Simulation Approaches for Polyelectrolyte Solutions

Polyelectrolytes reveal interesting properties in solution. At short length scales,the dissociation of counterions is heavily affected by the chemical structure of thepolyelectrolyte, the properties of the solution, and specific ion effects. At largerlength scales, the structure of polyelectrolyte solutions is dominated by long-range interactions. In the special case of dissolved polyanions and polycations,polyelectrolyte complexes or multilayers can form. In this review we presentdistinct simulation approaches to study the corresponding effects at differentlength scales in more detail. Whereas at short length scales, atomistic moleculardynamics simulation is often the method of choice, semi-coarse-grained and coarse-grained models with a lower level of details reveal their benefits at largerlength scales