A continuum solvent model: the DISOLV program - algorithms, implementation, and validation
几个隐式（连续）溶剂模型被认为是：极化连续介质模型（PCM），表面广义玻恩模型（SGB），和导体样筛选模型（COSMO），以及它们的实施形式的DISOLV程序。文中给出了相应方程的求解方法和解析梯度的计算方法。解析梯度用于溶剂中分子的快速局部能量优化。简单地讨论了一种构造光滑三角形分子表面的算法。匹配模型参数的程序和结果的程序应用于蛋白质和配体与就业的MMFF 94力场的描述。验证结果表明，该程序的能力，以达到一个良好的精度（约十分之几千卡/摩尔）的情况下，在合理的时间段内，在任意移位的三角网格用于蛋白质等大分子的溶剂化能计算。一个很好的协议之间的计算和实验测量的溶剂化能在水中得到的均方根偏差约0.8千卡/摩尔的几百个分子。
2012-11-17 physics.chem-ph
Cavity-free continuum solvation: implementation and parametrization in a multiwavelet framework
我们提出了一个基于多小波的量子/经典极化连续模型的实现。溶剂模型使用扩散溶质-溶剂边界和位置依赖的介电常数，提升了许多现有连续溶剂化模型的尖锐边界假设。由于我们的多小波实现的自适应细化策略，我们能够在量子/经典耦合中包括表面和体积偏振效应，并保证精度。该模型可以考虑复杂的溶剂环境，不需要对体积极化效应进行后验修正。我们验证了我们的结果对一个尖锐的边界连续模型，并找到很好的相关性的极化能量计算明尼苏达溶剂化数据库。
2023-02-24 physics.chem-ph
Nonequilibrium Solvent Polarization Effects in Real-Time Electronic Dynamics of Solute Molecules Subject to Time-Dependent Electric Fields: A New Feature of the Polarizable Continuum Model
我们扩展了含时运动方程的极化连续模型（EOM-TDPCM），将非平衡腔场效应引入含时电场作用下溶剂化分子的量子力学计算中.该方法已在Octopus中实现，Octopus是用于实空间、实时时间相关密度泛函理论（RT-TDDFT）计算的最先进的代码。为了显示我们的方法的潜力，我们进行EOM-TDPCM/RT-TDDFT计算的反式偶氮苯在水和其他模型溶剂具有较短的弛豫时间。我们对反式偶氮苯的光吸收光谱的结果表明：（i）腔场效应对整体光谱形状有明显的影响;（ii）溶质形状的准确描述（如PCM中提供的）是正确考虑腔场效应的关键。
2020-04-15 physics.chem-ph
Growth of the Solid-Electrolyte Interphase: Electron Diffusion versus Solvent Diffusion
本研究通过连续介质模型对比电子扩散与溶剂扩散介导的SEI生长机制，发现电子扩散可同时解释SEI生长的荷电状态与时间依赖性，明确其为相关核心过程，指出需进一步研究非荷电状态依赖的容量衰减成因。
2022-09-22 physics.app-ph physics.chem-ph
Equation of Motion for the Solvent Polarization Apparent Charges in the Polarizable Continuum Model: Application to Time-Dependent CI
溶液中分子的电子动力学与其可极化环境的动力学耦合，即，溶剂后为了从理论上研究这种电子动力学，我们最近发展了在可极化连续模型（PCM）中产生溶剂化反应场的表观溶剂极化电荷的运动方程（EOM），并将它们耦合到实时含时密度泛函理论中溶质的RT TDDFT（RT TDDFT）描述[Corni et al.J.Phys.Chem.A119，5405（2014）]。在这里，我们提出了一个扩展的EOM-PCM方法的时间依赖组态相互作用（TD CI）的溶质动力学描述，这是免费的定性文物RT TDDFT在绝热近似。作为开发的方法的测试，我们调查的溶剂德拜弛豫后，通过$π$脉冲光或假设理想化的突然晋升到激发态的溶质的电子激发。此外，我们提出了EOM的Onsager溶剂化模型，我们比较的结果与PCM。所开发的方法提供了定性正确的实时演变，是有前途的作为一个通用工具来调查的电子动力学引起的外部电磁场的分子在溶液中。
2017-02-15 physics.chem-ph
Modeling Electrokinetic Flows with the Discrete Ion Stochastic Continuum Overdamped Solvent Algorithm
在这篇文章中，我们开发了一种算法，在物理边界的存在下，电解质的有效模拟。在以前的工作中，离散离子随机连续统过阻尼溶剂（DISCOS）算法推导出三重周期域，并通过离子-离子对关联函数和Debye-H{ü}ckel-Onsager理论的电导率，包括Wien效应的强电场进行验证。在扩展这种方法以包括对物理边界的准确处理时，我们必须解决几个重要问题。首先，将离子与边界的相互作用所需的扩展和插值算子的修改进行说明。接下来，我们讨论修改静电求解器，以处理附近的固定电位或电介质边界的电荷的影响。一个额外的短程电位也被引入来表示离子与固体壁的相互作用。最后，干扩散项被修改，以考虑边界附近的离子的迁移率降低，这引入了一个额外的随机漂移校正。几个验证测试，确认正确的平衡分布的离子在一个通道。此外，该方法证明了使用电渗和感应电荷电渗，与理论和其他数值方法的比较。值得注意的是，DISCOS方法实现了更高的精度比连续体静电模拟方法。我们还研究了使用“干扩散”方法的欠分辨流体动力学效应的影响，并发现可以实现相当大的计算加速，对精度的影响可以忽略不计。
2022-07-11 physics.chem-ph physics.comp-ph physics.flu-dyn
The Aqueous Solvation of Water: A Comparison of Continuum Methods with Molecular Dynamics
用两种方法计算了单个水分子在液态水中的溶剂化性质。在第一种方法中，水分子被放置在一个空腔中，溶剂被视为一个介电连续体。该模型通过使用DelPhi程序数值求解泊松方程进行分析。由此产生的溶剂化性质敏感地依赖于空腔的形状和大小。在第二种方法中，溶剂和溶质分子显式处理分子动力学模拟使用Ewald边界条件。当使用标准腔半径时，我们发现这两种方法预测的溶剂化自由能相差2千卡/摩尔。此外，介电连续介质理论假设溶剂的反应仅仅是通过重新调整其电矩线性与溶质的电场的强度;分子模拟的结果显示出重要的非线性效应。非线性溶剂效应通常有两种类型：介电饱和，由于溶剂-溶质氢键，和电致伸缩，由于静电相互作用的增加，溶质腔的减少。我们发现，如果定义在连续介质理论中使用的溶质腔的半径随着溶质的电荷而减小，
1994-03-15 chem-ph physics.chem-ph
A Discrete Ion Stochastic Continuum Overdamped Solvent Algorithm for Modeling Electrolytes
在本文中，我们开发了一种强电解质的介观模拟方法。该方法是波动浸没边界（FIB）方法的延伸，该方法将溶质视为与欧拉流体动力场和静电场相互作用的离散拉格朗日粒子。在这两种情况下，浸没边界（IB）方法的佩斯金用于粒子场耦合。流体动力学相互作用被认为是过阻尼的，与热噪声纳入使用波动斯托克斯方程，包括“干扩散”布朗运动，以占尺度不解决的粗粒度模型的溶剂。长程静电相互作用计算通过求解泊松方程，包括使用一种新的浸入边界的经典粒子粒子网格（P3 M）技术的变种与短程校正。还包括基于Weeks-Chandler-Andersen（WCA）势的短程排斥力。通过与Debye-H{ü}ckel理论的离子-离子对关联函数和Debye-H{ü}ckel-Onsager理论的电导率（包括强电场下的Wein效应）的比较，验证了新方法的有效性。在每种情况下，观察到良好的协议，提供的流体动力学相互作用在典型的离子-离子分离的流体网格解决。
2021-03-23 physics.chem-ph physics.comp-ph physics.flu-dyn
From solvent free to dilute electrolytes: Essential components for a continuum theory
对高浓度电解质和离子液体的实验观察越来越多，显示出与稀释或中等浓度电解质不同的定性特征，例如自组装，多次弛豫和欠屏蔽，这些都影响了流体/固体界面的出现，以及这些系统中的传输。由于这些现象没有被现有的平均场模型的电解质，有一个高度集中的电解质和离子液体的连续框架的最重要的需要。在这项工作中，我们提出了一个自洽的时空框架的三元组合物，包括离子和溶剂采用自由能，包括短期和长期的相互作用，以及通过Onsagers的关系耗散机制。我们表明，该模型可以描述多种体和界面形态在稳态。因此，不同形态出现的动力学过程变得与平衡自由能中指定的相互作用同样重要。模型方程不仅提供了超越斯托克斯-爱因斯坦-Smoluchowski关系的传输机制的见解，而且还能够在最近使用有机溶剂稀释离子液体的实验中观察到的非单调电屏蔽长度的全范围（三个不同区域）中进行定性恢复。
2017-12-10 cond-mat.soft physics.chem-ph
The mechanism of porosity formation during solvent-mediated phase transformations
溶剂介导的固-固相转化通常导致多孔介质的形成，其可以在长时间尺度上稳定或经历熟化和固结。本文用原位和非原位实验研究了KBr-KCl-H_2O体系的置换过程。在水溶液的存在下，通过产生令人惊讶的稳定的、高度各向异性的和连通的孔结构来促进KBr晶体被K（Br，Cl）固溶体置换，所述孔结构遍布产物相。这种孔结构确保了溶质从本体溶液到反应KBr和K（Br，Cl）表面的有效传输。K（Br，Cl）固溶体的组成分布在产物相中具有明显的不连续性。类似的相变机制在控制各种自然和人造系统的相变过程和速率方面可能是重要的。
2010-09-07 cond-mat.soft physics.chem-ph
A Nonlinear Boundary Condition for Continuum Models of Biomolecular Electrostatics
要了解蛋白质等生物分子的行为，需要了解周围流体（溶剂）环境的关键影响-水与移动盐离子，如钠。不幸的是，对于许多研究来说，完全原子模拟被数千个水分子和离子包围的生物分子在计算上太慢了。基于宏观介电理论（例如泊松方程）的连续溶剂模型是流行的替代方案，但它们的简单性未能捕捉到众所周知的功能意义的现象。例如，标准理论预测静电响应相对于原子电荷的符号是对称的，即使如果电荷靠近生物分子表面，则响应实际上是强烈不对称的。在这项工作中，我们提出了一个不对称的连续理论，捕获的基本物理机制-溶剂原子的有限大小-使用非线性边界条件（NLBC）在生物分子和溶剂之间的介电界面。使用边界积分方法的数值计算表明，新的NLBC模型再现了更现实的，昂贵的，全原子分子动力学（MD）模拟显式水计算的结果范围广泛。我们讨论了模型扩展，如建模稀电解质溶剂与Debye-Huckel理论（线性化的泊松-玻尔兹曼方程）和机会，为电磁学界在分子纳米科学和工程的这一重要领域的研究作出贡献。
2015-05-24 cond-mat.soft physics.chem-ph
Tackling solvent effect by coupling electronic and molecular Density Functional Theory
溶剂化效应对化学反应有很大的影响。然而，精确的量子化学计算通常是在真空中进行的，忽略了溶剂的作用，或者使用连续溶剂模型，忽略了其分子性质。我们提出了一种新的方法耦合的溶质的量子描述使用电子密度泛函理论与经典的巨正则处理的溶剂使用分子密度泛函理论。与以前的工作不同，这两个密度最小化自我一致，占分子溶剂和溶质的相互极化。静电相互作用占使用的溶质，而不是拟合点电荷的全电子密度。介绍的方法是一个很好的折衷之间的两个主要策略来解决量子计算中的溶剂化效应。它比直接的量子力学/分子力学耦合计算更有效，需要探索许多溶剂配置。与连续方法相比，它保留了溶剂的完整分子水平描述。我们验证了这个新的框架到两个通常的基准系统：水溶剂化的水和对称的亲核取代之间的氯甲烷和氯在水中。自由能分布的预测还没有完全定量的实验数据相比，但最重要的功能是定性恢复。该方法提供了一个详细的分子图片的演变的溶剂结构沿反应途径。
2020-07-13 physics.chem-ph
Extraction of the Solvation Structure on a Solid Plate from a force curve measured by Surface Force Apparatus in a hard-sphere fluid
本文提出了一种将表面力仪测得的力曲线转换为表面附近液体密度分布的方法。该方法基于液体的统计力学。作为第一步，我们展示了一个刚性系统的方法，其中两个圆柱体浸没在硬球流体作为力探针。我们发现，该方法工作良好，特别是在较低密度的溶剂。变换结果的精度随着圆柱体的圆形表面与溶剂球之间的距离的增加而增加。
2015-11-16 physics.bio-ph physics.chem-ph physics.comp-ph
Predicting Solvation Free Energies and Thermodynamics in Polar Solvents and Mixtures Using a Solvation-Layer Interface Condition
我们证明，有两个小的修改，流行的介电连续模型是能够预测，具有高精度，在许多极性溶剂中的离子溶剂化热力学，和离子溶剂化自由能在水-共溶剂混合物。第一个修改涉及扰动的宏观介电通量的界面条件在溶质-溶剂界面的局部电场的非线性函数，给我们所谓的溶剂化层界面条件（SLIC）。第二个修改是一个简单的处理微观界面电位（静态电位）。我们表明，所得到的模型具有很高的精度，而不需要在一个国家依赖的方式拟合溶质原子半径。在九个水-共溶剂混合物的实验结果相比，SLIC预测转移自由能在2.5千焦/摩尔。共溶剂包括质子和非质子物质，以及生物学相关的变性剂，如尿素和二甲基甲酰胺。此外，我们的结果表明，界面势是必不可少的再现熵和热容。目前的工作，连同以前的研究SLIC说明其在水中的生物分子的准确性，表明它作为一个有前途的介电连续模型，在广泛的条件下，分子溶剂化的准确预测。
2016-11-15 physics.chem-ph q-bio.BM
The influence of solvent on surface adsorption and desorption
本研究通过分子动力学模拟和过渡路径采样，揭示水在CO从Pt(100)表面脱附中的关键作用，证明溶剂化是脱附反应坐标的核心，并阐明两步脱附机制。
2024-05-28 physics.chem-ph
A molecular perspective on induced charges on a metallic surface
了解金属固体表面对外部电场源的响应对于表征电极-电解质界面至关重要。连续统静电学提供了电极表面感应电荷密度的简单描述。然而，这种简单的描述没有考虑与固体的原子结构以及溶剂和溶解离子的分子性质相关的特征。为了说明这样的效果和评估的能力，连续静电描述的诱导电荷分布，我们调查的行为与固定在不同位置的钠或氯离子的金电极，在真空中或在水中，使用全原子恒电位经典分子动力学模拟。我们的分析突出了这两种方法之间的重要相似之处，特别是在真空条件下，当离子离表面足够远时，以及连续描述的一些局限性，即忽略了由吸附的溶剂分子引起的电荷和当离子靠近表面时溶剂的屏蔽效应。虽然电荷分布的详细特征是系统特定的，但我们期望我们关于感应电荷密度的一些通用结论适用于其他离子、溶剂和电极表面。除了这个特定的情况下，本研究还说明了这种分子模拟的相关性，作为电极-电解质界面的改进的隐式溶剂模型的设计的参考。
2021-10-21 physics.chem-ph
Generalizing The Mean Spherical Approximation as a Multiscale, Nonlinear Boundary Condition at the Solute--Solvent Interface
本文扩展了连续电静力学模型，提出多尺度水合壳边界条件，准确预测溶质的溶化自由能和熵，克服传统模型的不足。
2016-07-14 cs.NA math.NA physics.chem-ph
A Thermodynamics Model for Mechanochemical Synthesis of Gold Nanoparticles: Implications for Solvent-free Nanoparticle Production
机械化学正在成为一种可持续的固相合成纳米材料和分子的方法，从活性药物成分到清洁技术材料。然而，我们仍然缺乏一个很好的模型来合理化实验观察，并在机械辅助固相纳米粒子合成过程中发挥作用的因素的机械理解。本文提出了一个结构相场晶体（XPFC）模型与弹道驱动力来描述这样一个过程，与金纳米粒子的生长在两个组件的混合物的具体例子。在模型的自由能背景下描述反应路径，并根据与实验条件密切对应的唯象模型参数进行动力学模拟，从而得出纳米颗粒生长动力学的结论。结果表明，弹道长期降低反应的活化能垒，使反应在一个温度制度与实验观察兼容。该模型还解释了与实验观察相一致的沉淀晶粒尺寸减小的机制。我们的模拟结果为机械合成提供了新的机理见解，并对纳米粒子的生产及其他方面产生了影响。
2021-02-04 physics.chem-ph
Evaluation and Refinement of the novel predictive electrolyte model COSMO-RS-ES based on solid-liquid equilibria of salts and Gibbs free Energies of Transfer of Ions
本文评估并改进了新型预测电解质模型 COSMO-RS-ES，通过引入单离子转移吉布斯自由能提升其计算混合溶剂体系盐溶解度的准确性，证明其在数据稀缺时具有应用价值。
2023-04-04 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph physics.comp-ph
Liquid exfoliation of multilayer graphene in sheared solvents: a molecular dynamics investigation
液相剥离，使用剪切液体将石墨分层成少层石墨烯，是用于大规模生产石墨烯的有前途的技术。但是控制剥离的微观和纳米级流体结构过程还没有完全理解。在这里，我们进行非平衡分子动力学模拟的无缺陷的石墨纳米片悬浮在剪切流和测量的临界剪切速率$\dot γ_c$需要的剥离发生。我们比较了$\dot γ_c$用于不同溶剂（包括水和NMP）和不同长度的纳米片。使用理论模型的基础上所做的工作之间的平衡，由粘性剪切力和层滑动时的界面能的变化，我们能够预测的临界剪切速率$\dot γ_c$在模拟中测量。我们发现，一个准确的预测短的石墨纳米片的剥离是可能的，只有当流体动力学滑移和石墨烯边缘上的流体力被认为是，如果使用一个准确的值的固-液表面能。通常使用的固-液能量的“几何平均”近似会导致严重错误的预测。
2019-12-06 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.flu-dyn
Implicit and Explicit Solvent Models for the Solubility of 1,4-Diethynylbenzene and Terephthalonitrile in Ionic Liquids
本研究利用密度泛函理论结合显式与隐式溶剂模型，比较两种官能团不同的有机分子在[C2C1Im][MeSO4]中的非共价相互作用及溶剂化能，以揭示其溶解机制。
2023-11-03 physics.chem-ph
Quantum Optimal Control Theory for Solvated Systems
在这项工作中，我们扩展的量子最优控制理论的分子受到超短激光脉冲的溶剂化系统的情况下，明确地包括溶剂介电性质的系统哈密顿量。一个可靠的描述的溶剂极化占内的极化连续模型（PCM）。溶液中分子的电子动力学与周围可极化环境的动力学耦合，这影响了优化的光脉冲的特征。测试分子的例子，并讨论说明这种影响。
2019-12-20 physics.chem-ph physics.comp-ph physics.optics
On the Impact of Solvation on a Au/TiO2 Nanocatalyst in Contact with Water
水作为普遍存在的溶剂，在与催化活性表面，特别是与促进的氧化物形成液固界面方面也是突出的。我们研究了复杂的界面的金纳米催化剂，钉扎的F中心的二氧化钛支持，和水。从头算模拟揭示了溶剂诱导的电荷重排在金属颗粒的微观细节。水被发现稳定电荷状态不同于气相作为结构比荷转移到溶剂的结果，从而改变表面反应性。的金属簇被示出为功能的阳离子和阴离子溶剂化，取决于在液体中的波动和极化效应，这创造了新的活性位点。这些观察开辟了一条途径，溶剂工程在液相多相催化。
2013-03-21 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Effect of Dielectric Properties of Ceramic-Solvent Interface on the Binding of Protein to Oxide Ceramics: a Non Local Electrostatic Approach
静电相互作用的贡献模型蛋白质和陶瓷植入物表面之间的结合在水性溶剂中的自由能，考虑在非本地静电模型的框架，计算作为植入物的低频介电常数的函数。我们表明，在蛋白质-溶剂和陶瓷-溶剂界面处的动态有序（低介电）界面溶剂层的存在显著增加了蛋白质和陶瓷植入物的充电能量，从而使蛋白质-陶瓷结合能的静电贡献更有利（有吸引力）。我们的分析表明，蛋白质和氧化物陶瓷之间的相应的静电能依赖于非单调的陶瓷的介电常数。所获得的结果表明，如果陶瓷材料具有低于或约为35的中等介电常数（特别是ZrO 2或Ta 2 O 5），则蛋白质可以静电吸引到表面。这与溶剂的经典（局部）考虑相反，其表明蛋白质与典型金属氧化物陶瓷材料（介电常数>10）的不利静电相互作用。因此，通过组合具有降低的介电常数的氧化物陶瓷涂覆的固体植入物可有益于增强蛋白质-植入物复合物的静电结合。
2014-07-28 physics.bio-ph physics.chem-ph q-bio.BM
Functional Analytic Derivation and CP2K Implementation of the SCCS Model Based on the Solvent-Aware Interface
针对SCCS模型忽略周围电子密度导致非物理溶剂区域及SCF发散的问题，基于CP2K软件包实现了溶剂感知界面方法，严格推导了其对Kohn-Sham势和解析力的贡献，成功消除了非物理区域并实现了良好收敛。
2024-07-29 physics.chem-ph
A conservative and efficient model for grain boundaries of solid electrolytes in a continuum model for solid-state batteries
本文提出一种将晶界离子传导降为二维流形且保证质量与电荷守恒的高效模型，通过数值与解析解对比验证精度，并应用于极端参数和真实微观结构以分析晶界对电池电压的影响。
2024-01-12 physics.chem-ph
Revised self-consistent continuum solvation in electronic-structure calculations
由Fattebert和Gygi [Journal of Computational Chemistry 23，662（2002）]和Scherlis等人[Journal of化学物理124，074103（2006）]提出的溶剂化模型被重新表述，克服了遇到的一些数值限制并扩展了其适用范围。我们首先重铸的问题，作为一个直接映射的自洽连续介质的诱导极化电荷，这允许定义一个功能形式的电介质，表现良好的高密度区域的核电荷和低密度区域的电子波函数衰减到溶剂。其次，我们概述了一个迭代过程来解决泊松方程的量子碎片嵌入在溶剂中，不需要多重网格算法，是平凡的并行，并可以应用到任何布拉维晶体系统。最后，我们通过结合使用溶质的量子体积和量子表面[Physical Review Letters 94，145501（2005）]来捕获一些非静电或空化项。所得到的自洽连续溶剂化（SCCS）模型提供了一个非常有效的和紧凑的适合的计算和实验数据，其中的静态介电常数的溶剂和一个参数允许拟合由PCM模型提供的静电能与一组240中性溶质的平均绝对误差为0.3千卡/摩尔。两个参数允许在同一组上拟合实验溶剂化能，平均绝对误差为1.3 kcal/mol。对这些结果的详细分析表明，几类有机化合物显示出非常高的准确性，溶剂化能误差为0.3 - 0.4 kcal/mol，其中较大的差异主要限于自解离物种和强氢键形成化合物。
2011-12-22 cond-mat.soft physics.chem-ph
Machine learning of solvent effects on molecular spectra and reactions
快速准确地模拟溶液等环境中的复杂化学体系是理论化学中的一个长期挑战。近年来，机器学习通过提供高度准确和高效的电子结构理论替代模型扩展了量子化学的边界，这在以前是传统方法无法达到的。这些模型长期以来一直局限于封闭的分子系统，而没有考虑环境的影响，如外部电场和磁场或溶剂效应。在这里，我们介绍了深度神经网络FieldSchNet，用于模拟分子与任意外部场的相互作用。FieldSchNet提供了丰富的分子响应特性，使其能够模拟广泛的分子光谱，如红外，拉曼和核磁共振。除此之外，它能够描述隐式和显式的分子环境，作为溶剂化的极化连续模型或在量子力学/分子力学设置中操作。我们使用FieldSchNet来研究溶剂效应对分子光谱和Claisen重排反应的影响。基于这些结果，我们使用FieldSchNet来设计能够显著降低重排反应的活化势垒的外部环境，展示了逆化学设计的有前途的场所。
2020-11-04 physics.chem-ph stat.ML
Hydration free energies of polypeptides from popular implicit solvent models versus all-atom simulation results based on molecular quasichemical theory
大分子的水化自由能是理解其构象分布和聚集状态的中心性质。在全原子模拟中计算大分子的水合自由能长期以来一直是一个挑战，需要使用模型，其中溶剂的影响被捕获，而没有明确的溶剂自由度。这种情况已经改变了分子准化学理论（QCT）的发展，一种方法，使计算的水合自由能的大分子内的所有原子模拟在相同的分辨率是可能的小分子溶质。该理论还提供了一个严格的和物理上透明的框架来概念化和模型化分子溶液中的相互作用，从而提供了一个方便的框架来研究隐式溶剂模型中的假设。在这项研究中，我们比较了使用分子QCT与预测EEF 1，ABSINTH，和GB/SA隐式溶剂模型的聚甘氨酸和聚丙氨酸溶质涵盖了一系列的链长和构象的结果。在这三个模型中，GB/SA在捕捉水化自由能的广泛趋势方面做得最好。我们跟踪组添加剂EEF 1和ABSINTH模型的不足之处，他们低估了溶质基团之间的水合作用的协同性;从这个角度来看，GB/SA的更好的性能可以归因于其治疗的集体性质的水合作用，虽然在连续介质的框架。我们强调的重要性，验证个人的物理成分，进入隐式溶剂模型的蛋白质溶液热力学。
2022-06-18 cond-mat.soft physics.chem-ph
Ab initio Molecular Dynamics Simulations of the Initial Stages of Solid-electrolyte Interphase Formation on Lithium Ion Battery Graphitic Anodes
碳酸亚乙酯（EC）在溶剂-石墨阳极界面处的固体电解质界面（SEI）膜初始生长期间的分解对锂离子电池的操作至关重要。采用从头算分子动力学模拟研究了EC/石墨界面的电化学反应。我们表明，碳边缘终端是至关重要的，在这个阶段，可实现的实验条件下，可以导致令人惊讶的快速EC击穿机制，产生的分解产物在实验中看到，但以前没有预测。
2010-09-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Redox Entropy of Plastocyanin: Developing a Microscopic View of Mesoscopic Polar Solvation
我们报告的应用程序的分析形式主义和分子动力学（MD）模拟计算氧化还原熵的质体蓝素金属蛋白在水溶液中。我们分析的目标是建立描述介观尺度下极性溶剂化所需的理论的关键组成部分。分析技术包括基于溶剂偶极取向和密度的结构因素的微观形式主义和连续介质理论。微观理论采用的蛋白质的原子结构与力场原子电荷和溶剂的结构因素，从单独的MD模拟的均匀溶剂。分子动力学模拟给出了280- 310 K温度范围内电子转移的溶剂化自由能和重组能的线性响应。我们发现，连续介质模型普遍低估溶剂化熵，和一个更有利的协议之间的微观计算和MD模拟报告。模拟的分析还表明，标准形式主义扩展到蛋白质溶剂化的困难与溶剂化壳层的不均匀结构在蛋白质-水界面结合的高度结构化的水周围的电离残留物的岛屿，以及部分去湿的疏水补丁。蛋白质静电水合的定量理论需要考虑蛋白质-水界面处水的真实密度分布。
2007-11-02 physics.bio-ph physics.chem-ph
Ionic transport in electrostatic Janus Membranes. An explicit solvent molecular dynamic simulation
两面神-或双面，带电膜提供作为离子电流整流器的前景。在这样的系统中，由两个电荷相反的区域组成的孔可以用于从盐度梯度产生电流。\textcolor{black}{nanoscale} Janus孔的效率随着其直径变小而显著增加。然而，很少有人知道的基本运输过程\textcolor{black}{, particularly under experimentally accessible conditions}。在这项工作中，我们研究的分子基础上整流Janus纳米孔使用外加电场。明确的水和离子的分子模拟被用来检查在电解质水溶液中的所有分子物种的结构和动力学。\textcolor{black} {对于几个宏观观测值，这种模拟的结果与非对称膜上的实验观察一致。我们的分析揭示了一些以前未知的功能，包括一个明显的本地重新定位的水分子在孔隙中，和离子物种的分离，尚未预期由先前报道的连续分析Janus孔。利用这些见解，提出了一个模型，离子电流整流，在孔隙入口处的漏电控制净运输。
2022-02-01 physics.chem-ph
Response Theory for Static and Dynamic Solvation of Ionic and Dipolar Solutes in Water
本文提出利用高斯平滑测试电荷和偶极子避免传统溶剂化模拟中的奇异能量问题，构建了线性热力学与动态溶剂化响应理论，准确预测了带电和极性溶质在水中的溶剂化自由能及动力学。
2025-08-08 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Interfacial ion solvation: Obtaining the thermodynamic limit from molecular simulations
从分子模拟中推断宏观解的性质是复杂的，因为可以用计算机可行地检查的系统的尺寸有限。当涉及长程静电相互作用时，所产生的有限尺寸效应可以是实质性的，并且随着系统尺寸的增加可能会非常缓慢地衰减，如先前对散装水溶液中的稀离子的工作所示。在这里，我们研究这种影响的修正，强调溶剂化界面附近。我们的中心假设遵循Hünenberger和McCammon [J. Chem. Phys. 110，1856（1999）]的观点：有限尺寸效应下的长波长溶剂响应应该通过简化模型（如介电连续理论）很好地描述，其尺寸依赖性可以直接计算。适用于离子在一个周期性的平板的液体与蒸汽共存，这种方法产生一个有限的尺寸校正溶剂化自由能，不同的重要方式从以前获得的结果为散装溶液。对于一个模型极性溶剂，我们表明，这种新的修正定量占溶剂化自由能的变化与体积和纵横比的模拟细胞。校正含水系统的周期性板结果需要额外考虑溶剂的固有电荷不对称性，其以尺寸依赖的方式改变电势。这些有限尺寸修正的准确性建立了一个简单的方法后推到热力学极限，也强调了现实主义的介电连续理论到纳米尺度。
2018-08-13 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Coupling Molecular Density Functional Theory with Converged Selected Configuration Interaction Methods to Study Excited states in Aqueous Solution
本研究首次实现高级波函数理论与分子密度泛函理论（MDFT）的耦合，构建QM/MDFT框架，以SCI水平计算水溶液中分子激发态，发现Hartree-Fock方法可降低计算成本，为复杂分子研究提供新途径。
2024-04-11 physics.chem-ph
Scalable Dissolution-Dynamic Nuclear Polarization with Rapid Transfer of a Polarized Solid
在溶解动力学核极化中，核自旋在低温下使用自由基和微波辐射超极化。用热溶剂溶解超极化固体，并将溶液转移到第二磁体，在第二磁体中观察到强烈增强的磁共振信号。本文提出了一种超极化固体的转移方法。使用加压氦气喷射含有冷冻的超极化样品的子弹，并将其射入次级磁体中的接收结构中，在该接收结构中子弹被保留并且极化固体被快速溶解。传输大约需要70 ms。沿整个传输路径缠绕的螺线管确保绝热传输并限制自由基引起的低场弛豫。该方法是快速的，并可扩展到适合于高分辨率核磁共振光谱的小体积，同时保持高浓度的目标分子。已观察到溶液中1- $^{\sf 13}$ C标记的甘草酸的极化水平约为30%。
2019-06-19 physics.chem-ph physics.ins-det
A continuum model for the flow of thin liquid films over intermittently chemically patterned surfaces
从实验和分子动力学模拟中已知，固体表面的化学图案化对邻近液体的流动有影响。这一事实与经典流体力学的预测形成鲜明对比，在经典流体力学中，无滑移边界条件对固体基质的化学性质不敏感。它已被证明，在固体基质的润湿性的急剧变化所造成的流动的影响，可以描述在连续介质力学的框架中使用的界面形成理论。目前的工作扩展了这项研究的情况下，间歇性图案。结果表明，在基板的润湿性的变化可以显着影响的流动，特别是薄膜，这可能有微流控器件的设计应用。
2009-04-08 physics.chem-ph physics.flu-dyn
First-principles analysis of the optical properties of lead halide perovskite solution precursors
卤化铅钙钛矿（LHP）是用于光电子学和光致发光学的有前途的材料，这归因于通过溶液处理实现的有利特性和低制造成本。鉴于此，它是至关重要的，以评估的影响，溶剂-溶质相互作用的电子和光学性质的LHP及其解决方案的前体。基于含时密度泛函理论和极化连续介质模型的第一性原理，研究了一组电荷中性化合物PbX $_2$（Sol）$_4$的电子和光学性质，其中X=Cl，Br，I，Sol是六种常见的溶剂.我们发现，单粒子能量和光学带隙依赖于卤素物种以及溶剂分子，这也影响分子轨道的能量和空间分布，从而影响激发。我们澄清，暗态的吸收开始的吸电子溶剂的促进，我们显示的振子强度和HOMO $\rightarrow$ LUMO贡献的激发之间的相关性。我们的研究结果提供了微观洞察LHP溶液前体的电子和光学性质，补充正在进行的实验研究，这些系统和它们的演变光伏薄膜。
2021-09-30 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
The Anisotropic Interface Continuum Solvation Model and the Finite-Element Anisotropic Poisson Solver
提出各向异性界面连续溶剂化模型及有限元求解器，模拟固液界面各向异性介电效应，验证并揭示其对功函数、静电势及OH吸附构型的影响。
2025-08-07 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
