Quantum Effects on the Free Energy of Ionic Aqueous Clusters Evaluated by Non-equilibrium Computational Methods
Lisandro Hernández de la Peña, Gilles H. Peslherbe
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This paper has been withdrawn by the authors due to a copyright conflict with the Journal of Physical Chemistry B, to which it has been submitted.
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Aqueous Solutions of Amino Acid Based Ionic Liquids. Dispersion and Structure
新的离子液体（IL）不断引入，涉及越来越多的有机和无机离子。基于氨基酸的离子液体（AAIL）由于其天然来源和据称的低成本而代表了特定的兴趣。我们应用我们最近开发的力场咪唑基AAILs在其水溶液中通过分子动力学（MD）模拟的结构性能进行调查。通过报告聚类分析，径向分布函数和空间分布函数，我们认为，AAIL离子分散在水介质中，无论AAIL含量。AAILs的水溶液表现出作为化学工程溶剂的理想性能。AAIL在相对稀的水溶液（10摩尔% AAIL）中以离子对形式存在，而更浓的溶液则具有一定量的较大离子聚集体。
Quantum kinetic energy and isotope fractionation in aqueous ionic solutions
在室温下，水分子的动能的量子贡献超过经典贡献一个数量级。水分子的量子动能（QKE）受其局部化学环境的调制，并导致同位素在热平衡中的不同相之间的不均匀分配，如果核表现为经典的，则不会发生这种情况。在这项工作中，我们使用从头算路径积分模拟表明，QKE的水分子和平衡同位素分馏比的氧和氢同位素的水离子溶液中的氢键结构的灵敏探针。特别是，我们演示了如何在路径积分模拟水分子的QKE可以分解成平移，旋转和振动自由度，并使用它们来确定不同的分子运动的溶剂化的影响。通过分析QKEs和同位素分馏比，我们显示了如何添加的Na $^+$，Cl $^-$和HPO $_4^{2-}$离子扰乱液态水的量子效应之间的竞争，并影响它们的局部溶剂化结构。
Ionic structure around polarizable metal nanoparticles in aqueous electrolytes
金属纳米颗粒由于其独特的物理和化学性质而受到越来越多的科学关注，这些性质使其适用于各种领域的广泛应用，例如电化学，生物化学和纳米医学。它们的高金属极化率是决定它们在各种电解质溶液中的静电特性的关键因素。在这里，我们介绍了一个基于连续介质的模型，在不同种类的电解质的存在下，具有显式极化率的金属纳米粒子。我们采用了几个，各种复杂的，理论的方法，证实了蒙特卡罗模拟，以阐明基本的静电学原理的模型。我们研究了不同类型的离子之间的不对称性如何导致非平凡的现象，如电荷分离和所谓的零表面电荷双层的建立。
Hybrid aqueous/ionic liquid electrolyte for high cycle stability and low temperature adaptability lithium-ion battery
水性可充电电池具有安全性高、环境友好、易于组装等优点，是一种很有前途的储能装置。然而，它们的循环稳定性和低温性能受到窄的电化学稳定性窗口和水性电解质的高凝固点的限制。本文以EMIMDep为添加剂，研制了一种具有宽电化学窗口（2.15V）和低凝固点（-60 ℃）的混合电解质。疏水性的EMIM+在带负电荷的电极上积累并排斥水分子，从而抑制水裂解。同时，亲水性Dep-与水形成强氢键，从而降低电解质的凝固点。此外，EMIMDep 20-H2O 80电解质中的混合1 M LiNO 3由于与其他有机添加剂相比EMIMDep的不可燃性、不挥发性和低毒性而表现出高安全性和高稳定性。由于水性/EMIMDep电解质的优点，具有LiTi $_2$（PO $_4$）$_3$阳极和LiMn $_2$ O $_4$阴极的全电池提供1.6 V的平均电压和120 mAh/g的比容量，在1C下500次循环后容量保持率为80%。此外，在-35 ° C下工作的全电池的比容量是室温下的60%。
Ionic-strength and pH dependent reactivities of ascorbic acid toward ozone in aqueous micro-droplets studied by aerosol optical tweezers
利用气溶胶光镊拉曼光谱技术研究了单水溶性抗坏血酸（AH $_2$）气溶胶颗粒与气相臭氧的非均相氧化反应。测得的AH $_2$ + O $_3$反应的液相双分子速率系数表现出显着的pH依赖性，在离子强度0.2 M时，pH为$\approx$ 2和6时的相应值分别为$(3.1 \pm 2.0) \times 10^5$ M $^{-1}$ s $^{-1}$和$(1.2 \pm 0.6) \times 10^7$ M $^{-1}$ s $^{-1}$。微米级液滴的测量结果与之前的大量测量结果一致，表明所观察到的气溶胶反应动力学可以单独用液相扩散和AH $_2$ + O $_3$反应来解释。结果表明，高离子强度可提高AH $_2$ + O $_3$反应的液相速率系数.结果还表现出负的臭氧压力的依赖性，可以合理化的Langmuir Hinshelwood型机制的AH $_2$气溶胶颗粒的气相臭氧的非均相氧化。目前的工作结果表明，在酸化的气道衬里流体的AH $_2$对大气臭氧的抗氧化能力将显着抑制。
Ionic Behavior in Highly Concentrated Aqueous Solutions Nanoconfined between Discretely Charged Silicon Surfaces
通过考虑表面原子热振动的分子动力学模拟，研究了硅表面间NaCl溶液中离子的行为.发现双电层结构对表面电荷的密度和分布敏感。由于表面电荷的离散性，出现了轻微的电荷反转，这取决于表面电荷密度、体浓度和约束。在0.2M ~ 4.0M浓度范围内，Na+和Cl-离子的聚集层位置保持稳定，但峰值增大。浓度越高，电荷反转越明显。在4.0 M NaCl溶液中，Na+和Cl-呈明显的交替层状分布，这可能与实验中发现的凝固现象相对应。通过改变表面间距，约束对离子分布有很大的影响。当两个表面相互靠近时，许多离子和水分子被挤出了密闭的空间。离子或水分布曲线中的两个相邻层可以被迫彼此靠近并合并在一起。离子水化分析表明，高受限空间中Na+离子的配位数远低于体相中的配位数。
Ionic Clusters vs. Shear Viscosity in Aqueous Amino Acid Ionic Liquids
氨基酸离子液体（AILs）水溶液在蛋白质合成和增溶、酶促反应、合成研究模板等方面具有重要的应用价值。本工作采用分子动力学模拟，利用我们自己的力场研究了三种1-乙基-3-甲基咪唑（emim）氨基酸盐的剪切粘度和簇组成：[emim][ala]、[emim][met]和[emim][trp]溶液（2、5、10、20、30摩尔%）在310 K下的水溶液。我们，第一次，建立简单的集群组成之间的相关性，在一边，和粘度，在另一边。我们认为，知识的任何这些属性本身就足以获得有关错过的属性的见解，使用报告的相关性。数值观测和定性的相关性进行了讨论的背景下的化学结构的氨基酸阴离子，[丙氨酸]，[蛋氨酸]，和[色氨酸]。报告的结果将促进AAIL及其解决方案的有效设计和应用的进展。
Experimental and molecular dynamics study of the ionic conductivity in aqueous LiCl electrolytes
氯化锂LiCl被广泛用作研究强离解1-1电解质溶液的原型体系。在这里，我们结合实验测量和经典的分子动力学模拟来研究该系统中的离子导电。在20 $^\circ$ C和50 $^\circ$ C下从实验报告离子电导率，并与来自分子动力学模拟的结果进行比较。本工作的主要发现是Li $^+$和Cl $^-$的迁移数在高浓度下变得相当。这种现象是独立的模拟中所采用的力场，并可能导致从离子特定的浓度依赖性的迁移率。
Finite electric displacement simulations of polar ionic solid-electrolyte interfaces: Application to NaCl(111)/aqueous NaCl solution
Tasker III型离子晶体的极性终端携带净表面电荷以及偶极矩，并且基本上不稳定。在与电解质接触时，这种极性表面可以通过从溶液中吸附抗衡离子以形成双电层（EDL）来稳定。在先前的工作（J. Chem. Phys 147，104702（2017））中，我们报告了基于经典力场的原型模型系统（即两侧均与NaCl水溶液界面的NaCl（111）板）的分子动力学研究。模拟中的一个严重障碍是，有限宽度的平板允许固体中的电场扰动半无限系统界面处的理论电荷平衡（NaCl（111）的表面电荷密度的一半）。结果表明，应用有限宏观场$E$抵消内部电场可以恢复界面处的正确电荷补偿。在目前的工作中，我们扩展了这种方法，通过应用共轭电位移场$D$。使用$D$代替$E$作为控制变量的好处有两个方面：它不仅加快了模拟中极化的收敛，而且导致了仅涉及预先已知的结构参数的偏置位移场的简洁表达式。这使得它的可行性研究的电荷补偿现象的原型系统与密度泛函理论为基础的分子动力学（DFTMD），如在这项工作中所示。
Enhanced Stability of the Model Mini-protein in Amino Acid Ionic Liquids and Their Aqueous Solutions
利用分子动力学模拟对咪唑基氨基酸离子液体及其水溶液中的模型蛋白质结构进行了详细的表征。我们报告说，当AAIL作为共溶剂加入时，迷你蛋白更稳定。水被有机阳离子和阴离子完全取代进一步导致微型蛋白质的构象柔性受阻。这一观察结果表明，AAIL能够保护蛋白质免受热诱导变性。我们通过径向分布表明，由于良好的相互相容性，两种溶剂都能有效地溶解微小蛋白质。然而，基于氨基酸的阴离子在微型蛋白质的第一配位层中占优势。
Tuning laser-induced optical breakdown and cavitation through the ionic environment in aqueous media
本研究通过实验揭示离子强度和离子特异性对激光诱导空化的调控机制，发现酸性环境抑制而碱性环境增强空化，且微观电子化学主导该过程。
Development of Statistical Associating Fluid Theory for Aqueous Ionic Liquid Solutions by Implementing Monte Carlo Simulations and Ornstein-Zernike Integral Equation
本文将统计缔合流体理论（SAFT）的最新版本SAFT 2与vanderWaals和Platteeuw理论相结合，研究了烷烃水合物的相平衡条件。该模型被发现提供了一个准确的表示的烷烃水合物的解离条件，有和没有抑制剂，如盐，醇，以及混合盐和醇。基于SAFT 2模型，建立了一个用于模拟离子液体（IL）水溶液热力学性质的非均相SAFT状态方程。在模型参数可调的情况下，异片段SAFT能较好地反映咪唑离子液体的液体密度、活度系数和渗透系数。利用多嵌段SAFT和vanderWaals和Platteeuw理论研究了咪唑离子液体对甲烷水合物的抑制作用。通过蒙特卡罗模拟和Ornstein-Zernike积分方程的求解，对SAFT模型进行了修正，使其更好地表征离子液体水溶液的热力学性质.提出了一种简单的修正MSA模型，简称KMSA模型，用于准确预测含中性组分的电解质体系的过剩能。蒙特卡罗模拟也进行了灵活的带电硬球链分子，并提出了一个SAFT模型，该模型实现了二聚体或二聚体单体的方法来考虑带电链的连接。
Giant and bidirectionally tunable thermopower in non-aqueous ionogels enabled by selective ion doping
离子型热电材料由于其热功率小、成本低、易于生产等优点，在低温集热和热传感领域显示出巨大的应用潜力。然而，缺乏有效的n型离子热电材料严重阻碍了其应用。在这里，我们报告了固体离子液体离子凝胶在90%RH下从-23到+32 mV K-1的超宽范围内的巨大和双向可调的热电势，使其成为最好的n型和p型离子热电材料之一。提出了一种新的热电调节策略，通过离子掺杂，选择性地诱导离子聚集通过强离子-离子相互作用。这些带电的聚集体被发现在调制的符号和放大的离子凝胶中的热电势的大小是决定性的。集成了12个p-n对的原型可穿戴设备在一般室内条件下的总热功率为0.358 V K-1，显示出超灵敏体温检测的前景。
Dynamic Surface Tension of Aqueous Solutions of Ionic Surfactants: Role of Electrostatics
用最大气泡压力法研究了阳离子表面活性剂十二烷基三甲基溴化铵在空气-水界面上的吸附动力学。在短时间内，吸附是扩散限制的。在较长的时间，表面张力显示出一个中间平台，并不能再占扩散限制过程。相反，吸附出现动力学控制和减缓吸附障碍。一个泊松-玻尔兹曼理论的静电排斥从表面并不能完全解释所观察到的势垒。表面相变的可能性，预计从拟合的等温线，但尚未观察到的布鲁斯特角显微镜。
Electron Photodetachment from Aqueous Anions. II. Ionic Strength Effect on Geminate Recombination Dynamics and Quantum Yield for Hydrated Electron
在NaClO 4和Na 2 SO 4的浓溶液中，由光激发阴离子（如I-、OH-、ClO^4-和[SO 3]^2-）解离产生的自由电子的量子产率每1 M离子强度线性降低6-12%。在9 M高氯酸钠溶液中，这种量子产率大约降低一个数量级。对200 nm光子诱导电子从Br-、HO-和[SO 3]^2-中脱离的超快动力学研究表明，在这些溶液中，热化电子的瞬时产额并没有发生变化;相反，离子强度效应起源于更有效的成对电子复合。在最近提出的平均力势（MFP）模型的框架内，在这样的光系统中的电荷分离动力学，所观察到的变化被解释为增加的短程吸引力之间的成对合作伙伴的潜力。钠阳离子与电子和母体阴离子的缔合被认为是观察到的MFP改性的最可能原因。电子热化动力学表明，与母阴离子相关的阳离子（通过离子配对和/或离子气氛相互作用）在光反应过程中被传递到分离的电子。离子强度效应的精确原子级机制目前尚不清楚;任何进一步的进展都可能需要开发适当的量子分子动力学模型。
Adsorption of ions from aqueous solutions by ferroelectric nanoparticles
研究证明无铅单轴铁电纳米颗粒通过温度诱导相变和强铁离子耦合，可高效吸附水溶液中的离子和自由基，为环保型实验室水溶液净化提供新方法。
Ionic Organic Cage-encapsulating Phase-transferable Metal Clusters
探索既能适应水相又能适应油相而又不影响其大小的金属簇合物具有广阔的应用前景。当在不同极性的溶剂之间穿梭时，由于不同的金属-配体结合强度，通过配体结合的最先进方法可能会干扰MC尺寸。在此，我们应用物理限制的一系列小的贵MCs（小于1 nm）内的离子有机笼（I-Cages），这通过阴离子交换，使水和疏水溶液之间的可逆转移的MCs，而不改变其超小的尺寸。此外，MCs（at）I-Cage杂化物用作可回收的、反应可切换的催化剂，其在液相催化中具有高活性。
Processes associated with ionic current rectification at a 2D-titanate nanosheet deposit on a microhole poly (ethylene terephthalate) substrate
钛酸盐纳米片的膜（约1.8-nm层厚度和200-nm尺寸）可以形成含有四丁基铵阳离子的电解质填充的半渗透通道。通过蒸发胶体溶液，很容易形成持久的沉积物，大约。在具有20微米直径微孔的6微米厚的聚（对苯二甲酸乙二醇酯）（PET）基底上形成10微米厚度的膜。当浸入水溶液中时，钛酸盐纳米片表现出p.z.c. -37 mV，与阳离子传导（半渗透）沉积物的形成一致。在含水电解质中具有足够低的离子强度的情况下，观察到离子电流整流（阳离子二极管行为）。电流可以被分解为（i）电解质阳离子运输，（ii）电解质阴离子运输和（iii）水异裂引起额外的质子运输。对于所有类型的电解质阳离子，观察到的水异解机制。对于Ca 2+和Mg 2+离子，水异裂导致离子电流阻断，可能是由于局部氢氧化物诱导的沉淀过程。含水NBu 4+显示反转二极管效应（从阳离子到阴离子二极管）。在脱盐和/或离子传感的应用潜力进行了讨论
Systematic comparison of force fields for microscopic simulations of NaCl in aqueous solutions: Diffusion, free energy of hydration and structural properties
在本文中，我们比较了不同的力场，广泛使用的（Gromacs，Charmm-22/x-Plor，Charmm-27，琥珀-1999，OPLS-AA）在生物物理模拟含有NaCl水溶液。我们表明，微观参数的不确定性，特别是钠，并在较小程度上，氯化物转化为计算的径向分布函数的巨大差异。这种不确定性反映了有限摩尔浓度下离子水溶液结构性质的不完全实验知识，我们讨论了这种不确定性对平均力势和有效势计算的可能影响。
Kinetics of Surfactant Adsorption at Fluid/Fluid Interfaces: Non-ionic Surfactants
我们提出了一个模型处理的水溶液和另一个流体相之间的界面处的可溶性表面活性分子的吸附动力学。该模型考虑了溶液内部的扩散运输和使用自由能公式在界面处发生的动力学。此外，还提供了计算动态表面张力的一般方法。非离子表面活性剂，在一般情况下，进行扩散限制吸附，符合实验结果。
A force field of Li$^+$ , Na$^+$ , K$^+$, Mg$^{2+}$, Ca$^{2+}$, Cl$^-$, and SO$_4^{2-}$ in aqueous solution based on the TIP4P/2005 water model and scaled charges for the ions
提出 Madrid-2019 非极化离子力场，结合 TIP4P/2005 水模型与标度电荷，可在可承受成本下准确描述海水相关离子溶液的密度、黏度、结构及三元混合物。
Electrochemical characterisation of ionic dynamics resulting from spin conversion of water isomers
水的对位异构体和邻位异构体具有不同的化学和物理性质。据报道，通过磁场、激光发射或水力空化的激发可以改变水分子的能级和自旋构型，从而改变水溶液的宏观可测量性质。溶解的分子氧也探索了类似的方案，其中物理激发形成具有不同自旋构型的单线态氧，并产生长链的离子和自由基反应。本文利用电化学阻抗谱（EIS）研究了在μ T范围内弱磁场激发下，二氧化碳CO $_2$和过氧化氢H $_2$ O $_2$在纯水中溶解的离子动力学行为。测量结果表明，在10 $^{-8}$ J/mL的激发下引发不同的离子反应性和表面张力效应。CO $_2$ -和O $_2$ -相关的反应途径通过EIS很好地区分。没有CO $_2$ /H $_2$ O $_2$输入的对照实验显示没有显著影响。流体的电化学阻抗和温度动态表明异常的准周期波动，表明可能存在碳酸盐诱导的循环反应或循环自旋转换过程。这种方法可以促进利用自旋转换技术操作的负担得起的传感器的开发。
Impact of extended long-range electrostatics on the correlation of liquid-liquid equilibria in aqueous ionic liquid systems
本文首次将改进的长程电解质模型与UNIQUAC耦合，用于计算离子液体与水混合物的液液相平衡，发现考虑浓度依赖性质及修正最近距离参数的ME-PDH模型显著提升了预测性能。
Intentionally added ionic surfactants induce Jones-Ray effect at air-water interface
琼斯-射线效应是在毫摩尔盐浓度下含水电解质的表面张力中的异常最小值。我们的实验表明，有意添加离子表面活性剂诱导琼斯射线效应。一维Poisson-Boltzmann理论，包括表面活性剂吸附和盐耗尽的影响，很好地符合所获得的实验数据。理论中所用的离子比表面亲合能的所有参数都与以前的实验相一致。这些结果有力地表明，到目前为止观察到的琼斯射线效应已引起的空气-水界面的不可避免的污染。
Water, not salt, causes most of the Seebeck effect of nonisothermal aqueous electrolytes
本文通过分子动力学模拟发现，非等温水溶液电解质的塞贝克效应主要由电极附近水分子的分层与取向引起的温度依赖性表面电势差决定，而非离子的热扩散。
Nuclear quantum effects on the quasiparticle properties of the chloride anion aqueous solution within the GW approximation
离子溶液中的光电子能谱学实验揭示了重要的电子结构信息，其中可以推断水合离子与水溶剂之间的相互作用。基于GW近似下的多体微扰理论，考虑核量子效应，采用路径积分$ab$ $initio$分子动力学模拟方法，对氯离子溶液的准粒子电子结构进行了理论计算.测定了水合阴离子和水的电子能级，并与最近的实验光电子能谱进行了比较。研究发现，NQE有效地削弱了$\rm Cl^-$阴离子与水的杂化作用，从而提高了理论预测与实验的一致性。我们的研究表明，NQE在预测Hofmeister系列离子的水溶剂化的电子结构中起着很小但不可忽视的作用。
Ionic environment-modulated nucleation and stability of multiscale nanodomains in surfactant-free microemulsions
本研究探究离子环境对反式茴香脑-乙醇-水无表面活性剂微乳液中多尺度纳米畴成核与稳定性的调控，明确奥斯特瓦尔德熟化是液滴生长主机制，为相关应用提供理论支撑。
Adsorption Kinetics of Surfactants at Fluid-Fluid Interfaces
本文综述了表面活性剂在液-液界面吸附动力学的一种新的理论方法。它产生一个更完整的描述动力学在水溶液中，并在界面处，从自由能泛函推导出所有方程。它还提供了一个通用的方法来计算动态表面张力。对于非离子型表面活性剂的结果与以前的模型相吻合。常见的非离子表面活性剂进行扩散限制吸附，与实验一致。无盐离子表面活性剂溶液中的强静电相互作用导致动力学限制吸附。在这种情况下，该理论解释了不寻常的实验结果，这些结果无法用以前的方法来理解。添加盐屏蔽静电相互作用，使离子表面活性剂吸附类似于非离子情况。从非离子行为的偏离，盐浓度的降低是微扰计算。
Path Dependence in Alchemical Calculations of Water Chemical Potential in Aqueous Electrolytes
研究水在水合电解质中的化学势计算，发现路径设计对结果影响显著，需分离短程与静电相互作用以提高准确性。
Direct calculation of the planar NaCl-aqueous solution interfacial free energy at the solubility limit
该研究借助Mold Integration技术，采用JC-SPC/E模型首次直接计算了常温常压下饱和NaCl溶液与四种晶面的界面自由能，证实其高度各向异性，结果与成核研究外推值吻合，填补了相关领域的空白。
A computational approach to calculate the heat of transport of aqueous solutions
热梯度在碱金属卤化物溶液中引起浓度梯度，并且盐根据溶液的平均温度向热或冷区域迁移。这种效应已被解释为使用热的运输，这提供了一条路线，以合理化热泳现象。早期的理论提供了无限稀释时的热传递的估计。这些值用于解释热扩散（Soret）和热电（Seebeck）效应。然而，在有限的浓度下，获得单个离子的传输热仍然是一个悬而未决的问题，无论是理论上还是实验上。在这里，我们讨论了一种计算方法来计算在有限浓度下的水溶液的传输热，并应用我们的方法来研究浓度为$>0.5$ ~M的氯化锂溶液。锂离子$^+$和氯离子$^-$的迁移热显著不同，与无限稀释时的预期不同。我们发现的理论证据存在的最小值的Soret系数的LiCl，在那里的热量的运输的幅度最大化。从离子热的运输得到的塞贝克系数随温度和浓度显着变化。我们确定的热力学条件导致水溶液的热电响应的最大化。
Coarse-graining MARTINI model for molecular-dynamics simulations of the wetting properties of graphitic surfaces with non-ionic, long-chain and T-shaped surfactants
我们报告的分子动力学调查的润湿性能的石墨表面的各种解决方案的浓度为1-8重量%的市售的非离子表面活性剂与长的亲水链，线性或T形。这些是长度高达160的表面活性剂[1]。事实证明，这样的系统的分子动力学模拟要求的溶剂颗粒，可以达到不严重损害计算效率，只有通过采用粗粒度的模型。具有可极化水的马提尼力场提供了一个特别适合于我们系统参数化的框架。一般来说，它优于其他粗粒度模型的优点是可以探索更快的长时间尺度和更广泛的适用性。虽然精度有时受到质疑，纯水的润湿性能的结果是在良好的协议与相应的原子系统和理论预测。另一方面，各种表面活性剂水溶液的本体性质表明胶束形成过程太强。出于这个原因，一个典型的实验配置是更好地接近通过制备液滴与表面活性剂在接触线附近的初始状态安排。交叉比较是可能的和有启发性的，但从模拟中获得的平衡conantt角高估了实验结果。尽管如此，我们的研究结果可以为表面活性剂的初步评估和筛选提供指导。[See pdf文件全文摘要]
Mechanism of Electric Power Generation from Ionic Droplet Motion on Polymer Supported Graphene
基于石墨烯的电功率产生，其将离子液滴在装置表面上的流动的机械能转换成电，已经成为蓝能网络的有希望的候选者。然而，由于缺乏对潜在机制的微观理解，因此无法优化和控制此类设备的性能。这需要在分子水平上的界面结构和充电行为的信息。在这里，我们使用和频振动光谱（SFVS）探测由水溶液，石墨烯和支撑聚合物衬底组成的设备的界面。我们发现，聚合物的表面偶极层是负责离子吸引和吸附在石墨烯表面，导致在石墨烯发电。石墨烯本身不吸引离子，仅作为诱导载流子传输的导电片。用有机铁电衬底代替聚合物可以提高效率并允许发电的切换。我们对发电过程的微观理解为合理设计可扩展和更有效的基于液滴运动的能量传感器设备铺平了道路。
Thermo-osmosis in charged nanochannels: effects of surface charge and ionic strength
本文利用分子动力学模拟研究带电二氧化硅纳米通道中的热渗透，揭示表面电荷、EDL结构及NaCl浓度对热渗透系数和流向的影响机制。
Highly Heterogeneous Polarization and Solvation of Gold Nanoparticles in Aqueous Electrolytes
金纳米粒子（NPs）在应用中的性能关键取决于NPs-溶剂界面的结构，在该界面处，静电表面极化是影响水合、离子吸附和电化学反应的关键特征之一。在这里，我们展示了显式金属极化率对裸金纳米粒子在各种阴离子钠盐的电解质水溶液中的溶剂化和静电性质的显着影响（Cl $^-$、BF $_4$ $^-$、PF $_6$ $^-$、Nip $^-$（硝基酚盐）和3-和4-价六氰基铁酸盐（HCF）），使用经典的分子动力学模拟与金原子的可极化核壳模型。我们发现相当大的空间异质性的极化和静电电位的NP表面上，介导的界面水分子的高度小面依赖的结构。此外，离子特定的，面依赖的离子吸附导致大的改变的界面极化。与不可极化的NP相比，极化性仅轻微地改变水的局部偶极子密度，但对静电表面电势具有实质性影响，并导致NP表面上的离子的显著横向再分布。此外，对单个一价离子的界面极化效应在远场被抵消，有效的德拜-休克尔表面势基本上不受影响，正如连续统“像电荷”概念所预期的那样。因此，金属NP的明确电荷响应对于界面静电的准确描述和解释是至关重要的（例如，用于催化和电化学中的电荷转移和界面极化）。
Long range ionic and short range hydration effects govern strongly anisotropic clay nanoparticle interactions
粘土颗粒在水溶液中的聚集是一个普遍存在的日常过程，具有广泛的环境和技术重要性。然而，它是在所有重要的原子水平上了解甚少，因为它取决于溶剂介导的静电，氢键和分散相互作用的复杂和动态的相互作用。考虑到这一点，我们已经进行了广泛的一套经典的分子动力学模拟（包括增强采样模拟）模型高岭石纳米粒子在纯净水和盐水之间的相互作用。我们的模拟揭示了高度各向异性的行为，其中纳米粒子之间的相互作用从吸引力到排斥力的变化取决于纳米粒子的相对取向。详细的分析表明，在大的分离（>1.5 nm），这种相互作用是由静电效应占主导地位，而在较小的分离水的水合结构的性质变得至关重要。这项研究突出了粘土纳米颗粒如何相互作用的令人难以置信的丰富性，这应该在例如粘土纳米颗粒聚集的粗粒度模型中得到考虑。
Modeling molecular and ionic absolute solvation free energies with quasi-chemical theory bounds
最近发展起来的统计力学准化学理论（QCT）导致了显着的见解溶剂化现象的亲水性和疏水性溶质。QCT精确地将溶剂化自由能分为三个分量：1）内壳层化学，2）外壳层堆积，和3）外壳层长程贡献。在本文中，我们讨论了有效的方法来计算每一个自由能的三个部分。一个贝叶斯估计方法来计算内壳化学和外壳包装的贡献。我们推导出上，下边界的外层长程自由能的一部分，通过表达这一组成部分，在两个等效的方式。局部，高能量的溶质和溶剂之间的接触被消除的空间调节在这个自由能片，导致近高斯分布的溶质-溶剂相互作用的能量。因此，两个平均场边界的平均值产生准确且有效的自由能估计。水溶剂化自由能的结果，提出了几种溶质，包括甲烷，全氟甲烷，水，和钠离子和氯离子。实验结果表明了该方法的准确性和有效性。该方法应证明是有用的计算溶剂化自由能在非均匀的，受限制的环境。
Ion-Pairing Enhancement under Osmotic Stress: Disentangling the Effects of Ion and Water Activities
该研究通过分子动力学模拟，分析浓KCl、NaCl和LiCl水溶液中离子配对随渗透压的变化，区分离子与水活度的影响，解释不同类型配对的相反趋势，指出离子材料中介电效应对配对的影响强于水释放。
Self-consistent field model for strong electrostatic correlations and inhomogeneous dielectric media
电解质的静电相关性和可变介电常数对于探索水溶液中界面的许多化学和物理性质是必不可少的。我们提出了一个连续的静电模型的自洽场论的框架内处理这些影响。该模型结合了空间或场依赖的介电常数和排除离子尺寸效应的相关能量。这导致自能修正的Poisson-Nernst-Planck或Poisson-Boltzmann方程以及自能和介电函数的状态方程。我们表明，离子的大小是一个有限的非均匀介质中的离子的自能量预测的重要性。本文提出了一个广义Debye-Huckel方程的渐近近似解，该方程已被证明能捕获离子相关和介电自能。通过模拟大离子周围的离子分布，表明改进的自洽场模型与基于粒子的蒙特卡罗模拟相一致。对对称和非对称电解质的数值计算结果表明，该模型能够预测多价界面离子存在下的高相关区的电荷反转，这超出了平均场论，并且由于介电常数的空间或场依赖性，对双层结构也有很强的影响.
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