Electric energies of a charged sphere surrounded by electrolyte
本文利用壳定理的推广形式，导出了计算带电球体的电能和球体内外电解质场能的解析方程。这些电能被计算为电解质的离子浓度的函数。由于电解质对电荷-电荷相互作用的屏蔽效应，建立带电球所需的功（即总电荷-电荷相互作用能）随着电解质离子浓度的增加而降低。建立带电球所需的能量表现为电解质的场能和电解质离子的极化能之和。在离子浓度为零时，电解质的场能等于电荷-电荷相互作用能，而极化能为零。在高离子浓度下，50%的电荷-电荷相互作用能表现为离子的极化能，25%表现为球体内部电解质的场能，25%表现为球体周围电解质的场能。
2021-01-20 cond-mat.soft
Electrostatic interaction between non-identical charged particles at an electrolyte interface
在这篇论文中，我们研究了一对不同的，中等电荷的胶体粒子之间的横向静电相互作用被困在电解质界面在短期内粒子间的分离的限制。使用一个简化的模型系统，我们解决了线性泊松-玻尔兹曼理论和经典的密度泛函理论的框架内解析的问题。在第一步中，我们精确地计算系统内部的静电势以及广泛使用的叠加近似。然后利用这些结果计算了粒子间的表面和线相互作用能量密度。相反的情况下，相同的粒子，取决于系统的参数，我们得到的表面和线的相互作用可以随着粒子之间的不同分离的非单调变化和叠加近似在大多数情况下无法预测正确的定性行为。此外，叠加近似无法定量预测的能量贡献，即使在很大的距离。我们还提供了常数（独立于粒子间分离）相互作用参数的表达式，即，表面张力，线张力和界面张力。我们的研究结果预计将用于模拟粒子在流体界面的相互作用，特别是使用带相反电荷的粒子的乳液稳定。
2017-10-15 cond-mat.soft physics.chem-ph
Controlling turbulent drag across electrolytes using electric fields
摩擦力的可逆控制是工业摩擦学中一个尚未解决的关键问题。最近的研究表明，在低滑动速度下，这种控制可以通过在电解质润滑剂上施加电场来实现。然而，在高滑动速度的现象是未知的。在本文中，我们研究了剪切下的流体动力学摩擦超过过渡到湍流。我们开发了一种新的，高度并行化，数值方法求解耦合Navier-Stokes Poisson-Nernest-Planck方程。我们的研究结果表明，湍流阻力不能控制整个稀电解质单独使用静态电场。Poisson-Nernst-Planck形式主义的局限性暗示了利用电场控制湍流阻力的方法。
2017-01-10 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.comp-ph
From the bulk electrolyte solution to the electrochemical interface
本文旨在介绍让-皮埃尔·巴迪亚利在他日益增长的科学活动的前十年中的一些相关贡献。本报告不包含新的材料，而是基于七十年代发表的一些论文，其中一部分是用法语撰写的。演讲围绕三点展开。第一点，对应于他的博士论文，是关于在溶液中使用复杂的介电常数测量在赫兹和微波频率范围内的离子-溶剂和离子-离子相互作用的研究。第二个是关于在远红外区域观察到的离子对吸收带的电子势能的分析。第三个是关于金属溶液界面和他的重大进展（i）李普曼方程连接电毛细和电气测量和（ii）的贡献的金属微分界面容量。
2017-10-03 cond-mat.soft physics.chem-ph
Nanoscale heterogeneity at the aqueous electrolyte-electrode interface
使用分子动力学模拟，我们揭示了紧急性质的水合电极界面，而分子的起源是不可分割的系统的行为跨越长时间尺度和大的长度尺度。具体来说，我们描述了一个无序的和缓慢发展的吸附层的水的分子结构和动力学的电解质溶液相邻的它的影响。一般来说，我们发现，水和溶解的离子的密度和迁移率是空间上的异质性在平行于电极的平面超过纳秒的时间尺度。这些和其他最近的结果进行了分析，从表面科学和电化学的实验文献的背景下。我们推测这一新兴的微观图片的影响，对水合电极的催化能力，在纳米多相催化的研究提供了一个新的方向。
2014-10-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Asymmetric rectified electric and concentration fields in multicomponent electrolytes with surface reactions
本文通过正则摄动分析求解多组分电解质中的 Poisson-Nernst-Planck 方程，发现表面电化学反应可在离子扩散率相等时单独产生非对称整流电场和浓度场，并推导其解析表达式，为胶体组装和电化学器件中的电解质输运提供了新机制解释。
2023-08-11 cond-mat.soft physics.chem-ph
Computing the Helmholtz Capacitance of Charged Insulator-Electrolyte Interfaces from the Supercell Polarization
在带电的固体电解质界面处的双电层（EDL）的超级电池建模是一个挑战。由固定化学成分设置引起的EDL的净极化导致周期性边界条件下的未补偿EDL，并使亥姆霍兹电容的计算复杂化[Zhang和Sprik，Phys. Rev. B，94，245309（2016）]。在这里，我们提供了一个新的公式的基础上的超原胞极化在零电场$\bar{E} = 0$（即标准Ewald边界条件）来计算带电绝缘体-电解质界面的亥姆霍兹电容，并验证它使用原子模拟。结果表明，是独立的超晶胞尺寸。该公式给出了计算亥姆霍兹电容的捷径，而无需定位EDL的零净电荷状态，并且直接适用于任何标准分子动力学代码，其中静电相互作用由Ewald求和或其变体处理。
2018-07-20 cond-mat.soft
Poisson-Boltzmann study of the effective electrostatic interaction between colloids at an electrolyte interface
采用经典密度泛函理论中的完全非线性Poisson-Boltzmann（PB）理论，研究了电解质界面上两种相邻胶体之间的有效静电相互作用.使用简化但适当的模型，可以精确地获得对有效相互作用的所有贡献，尽管是数字上的。我们的结果和线性PB理论得到的结果之间的比较表明，后者高估了这些贡献显着在短的粒子间的分离。而表面的贡献的线性和非线性PB的结果不同，只是定量的，线的贡献显示在短的分离定性的差异。此外，依赖于两个相邻的流体的溶剂化性质的线的贡献被发现，这是不存在的线性理论。我们的研究结果有望丰富胶体之间的有效界面相互作用的理解。
2016-08-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Molecular Simulation of Electrode-Solution Interfaces
许多关键的工业过程，从电力生产、转换和储存到电催化或一般的电化学，依赖于在金属电极和电解质溶液之间的界面处发生的物理机制，由双电层的概念概括，其中电子在金属侧上和离子在液体侧上的积累/耗尽。虽然静电相互作用对电极-电解质界面的结构、热力学、动力学和反应性起着至关重要的作用，但这些性质也关键地取决于离子和溶剂的性质以及金属本身的性质。这样的界面对建模提出了许多挑战，因为它们是量子化学与统计物理学相遇的地方。在本综述中，我们探讨了最近的进展与经典分子模拟的电极-电解质界面的描述和理解，重点是平面界面和溶剂型液体，从纯溶剂到水在盐电解质。
2020-08-27 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.comp-ph
Surface tension of electrolytes: Hydrophilic and hydrophobic ions near an interface
我们计算了两个和三个离子物种的高极性和低极性流体（水和油）的流体混合物中的界面周围的离子分布。我们考虑了溶剂化和图像之间的相互作用离子和溶剂。我们发现，亲水性和疏水性离子往往会在界面处发生微相分离，从而产生扩大的双电层。我们还推导出电解质体系的表面张力的一般表达式，其中包含负的静电贡献的体积盐密度的平方根成正比。对于亲水性离子对，该平方根项的幅度较小，但对于亲水性和疏水性离子对，该平方根项的幅度大大增加。对于三种离子种类，包括亲水性和疏水性离子，我们计算的离子分布来解释那些通过X射线反射率测量。
2008-05-14 cond-mat.soft
Interaction energy between two separated charged spheres surrounded inside and outside by electrolyte
本文利用最近推广的牛顿壳定理，导出了计算两个内外被电解质包围的分离带电球之间的电相互作用能的解析方程。该电相互作用能被计算为电解质离子浓度、温度、球之间的距离和球的尺寸的函数。在相同的球之间的距离，相互作用能的绝对值随电解质离子浓度的增加而减小，随温度的升高而增加。在电解质离子浓度为零时，推导出的解析方程转化为库仑方程。最后，将解析方程推广到计算N个被电解质包围的带电球的电相互作用能。
2021-03-25 cond-mat.soft
A Stabilized Diffuse-Interface Electroporation Model with a Semi-Analytical Spectral Electrolyte Solver
Boston University（波士顿大学）；University at Buffalo–SUNY（纽约州立大学布法罗分校）
本文提出一种稳定扩散界面电穿孔模型，结合相场和电解质电势，采用半解析频谱求解器提高计算效率，并通过热噪声实现随机孔隙成核。
2026-02-08 cond-mat.soft
The Differential Capacitance as a probe for the electric double layer structure and the electrolyte bulk composition
在这项工作中，我们从理论上研究的微分电容的水电解质与平面电极接触，使用经典的密度泛函理论，并显示如何将这个可测量的量可以被用作探针，以更好地了解在发挥作用的双电层的结构和组成。具体来说，我们展示了如何微量的二价离子可以影响微分电容很大，以及如何小离子占主导地位的高电极电位的行为。在这项研究中，我们考虑原始模型电解质，并不仅使用微分电容的标准定义，但也推导出一个新的表达式，从力学平衡在一个平面几何。这个表达式清楚地揭示了带电表面附近的第一层离子是理解它的关键。我们的见解可能被用作实验中的指导，以更好地理解电解质-电极界面以及本体电解质（的组成）。
2021-07-22 cond-mat.soft
Effect of orientational ordering of water dipoles on stratification of counterions of different size in multicomponent electrolyte solution near charged surface -- a mean field approach
本文采用平均场方法对电解质溶液中水偶极子的非均匀尺寸效应和取向有序性进行了理论研究。执行的自由能的最小化，产生的离子和水的分布函数的数值确定的过程中求解泊松方程。讨论了离子尺寸不均匀和水偶极子取向有序性对多组分电解质溶液中不同尺寸反离子在带电表面附近分层的影响。还计算了二元电解质溶液的相对介电常数和双电层微分电容的空间依赖性，并与以前模型的预测进行了比较。详细研究了平衡离子体积浓度和离子尺寸效应对多组分电解质溶液表面电荷密度、平衡离子过量部分、相对介电常数和微分电容的影响。
2022-02-14 cond-mat.soft physics.chem-ph
Transient fluctuation-induced forces in driven electrolytes after an electric field quench
了解电解质溶液在热平衡之外的行为是化学和生物学许多领域的长期努力。虽然平均场论被广泛用于模拟电解质的动力学，它也是重要的，以描述这些系统中的波动的影响。在以前的工作中，我们表明，在强电解质中，由外部电场驱动的离子的动力学可以产生长程相关性明显不同于平衡屏蔽的相关性;在非平衡稳态，这些相关性引起一种新的长程波动诱导力（FIF）。在这里，我们通过考虑强电解质的动力学扩展这些结果后，它是淬火从热平衡时的应用程序的恒定电场。我们发现，电荷和密度的相关性的渐近长距离的限制一般是扩散的时间。这些相关性引起的长距离的FIFs作用于中性限制板与长时间的制度，是由幂律时间衰减朝向稳态值的力的振幅。这些研究结果表明，非平衡涨落对浸入驱动电解质中的物体的动力学具有重要影响，它们可能有助于探索控制带电溶液中长距离力的新方法。
2021-04-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
A kinetic model to simulate charge flow through an electrochemical half cell
本文提出一个基于蒙特卡洛的动力学模型，模拟电化学半电池中电极/电解质界面的电子转移与离子扩散，量化电流对电极电荷、浓度、粘度及转移速率参数的依赖。
2025-07-09 cond-mat.soft physics.chem-ph
Asymmetric electrolytes near structured dielectric interfaces
具有介电对比度的界面附近的电解质的离子分布对于电化学过程和许多其他应用具有重要的影响。到目前为止，大多数此类系统的研究都集中在几何简单的接口，介电效应是解析可解或计算易处理。然而，所有真实的表面显示非平凡的结构，在纳米尺度上，特别是，非均匀的局部曲率。使用最近开发的，高效的计算方法，我们调查的离子分布和界面极化的表面几何形状的效果。我们考虑由正弦变形固体表面限定的不对称2：1电解质。我们证明，即使当表面是中性的，电解质获得表面附近的非均匀的离子密度分布。该轮廓是不对称的，并且导致表面的有效充电。我们进一步表明，诱导电荷调制的局部曲率。有效电荷与多价离子的符号相反，并且在表面的凹区域中较大。
2018-09-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Modified Debye-Hückel-Onsager Theory for Electrical Conductivity in Aqueous Electrolyte Solutions. Account of Ionic Charge Nonlocality
本文扩展经典Debye-Hückel-Onsager理论，将离子特异性效应纳入均场框架，通过调整单一参数描述非局域电荷分布，在宽浓度和温度范围内准确计算了水溶液电解质的电导率。
2024-09-26 cond-mat.soft
Surface Tension of Electrolyte Interfaces: Ionic Specificity within a Field-Theory Approach
本文研究了离子溶液在空气/水和油/水界面上的表面张力。通过使用场论方法和包括一个有限的近端表面区域与离子的具体相互作用。自由能扩展到一阶环展开超出平均场的结果。我们计算了过量的表面张力，并获得分析预测，团聚Onsager-Samaras开拓性的结果（这与实验数据不一致），与离子特异性的霍夫迈斯特系列。我们推导出解析的表面张力依赖于离子强度，离子大小和离子表面相互作用，并因此表明，Onsager-Samaras的结果是一致的，超过平均场的结果与单回路校正。我们的理论很好地适应了广泛的盐浓度为不同的单价离子，每个电解质使用一个适合的参数，并再现了反霍夫迈斯特系列的阴离子在空气/水和油/水界面。
2015-01-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Electric double layer of spherical pH-responsive polyelectrolyte brushes in an electrolyte solution: a strong stretching theory accounting for excluded volume interaction and mass action law
在本文中，我们研究了pH响应聚电解质接枝球形粒子的静电，通过使用强拉伸理论，考虑到排除体积相互作用和可充电的网站上的电荷的密度的电子分子。基于自由能理论，我们得到了确定球形刷结构和静电的自洽场方程。首先，我们发现内核的半径越小，刷毛的高度越长。然后，我们还证明，排除体积相互作用的增加产生膨胀的刷高度。此外，我们演示了如何影响的pH值，体离子浓度，和相邻的双链之间的横向分离上的球形双刷的静电性能的内核的半径，排除的体积相互作用和可充电的网站密度。
2022-08-30 cond-mat.soft physics.chem-ph
Poisson-Nernst-Planck charging dynamics of an electric double layer capacitor: symmetric and asymmetric binary electrolytes
本研究通过解析与数值方法求解Poisson-Nernst-Planck方程，分析对称及不对称二元电解质双电层电容器在阶跃电压下的充电动力学，划分不同浓度与电压下的弛豫区域并给出适用条件。
2025-08-18 cond-mat.soft physics.chem-ph
Fluctuation-induced ionic friction at solid-electrolyte interfaces
Laboratoire de Physique de l’École Normale Supérieure, ENS, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université Paris Cité（巴黎高等师范学院物理实验室）；Hamburg University of Technology, TUHH（汉堡工业大学）；Institute of Science and Technology Austria (ISTA)（奥地利科学与技术研究所）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）
本文通过分子动力学模拟与理论建模，研究了固体内部涨落对固体-电解质界面输运的影响，发现离子增强电解质动力学响应并产生多体效应主导的离子摩擦，且高频分子模式具有离子特异性，为脱盐、过滤和能量转换中的离子分离提供可能途径。
2026-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Variational approach for electrolyte solutions: from dielectric interfaces to charged nanopores
发展了一种变分理论来研究电解质溶液，由相互作用的点状离子在溶剂中，在存在介电不连续性和电荷的边界。三个重要的和非线性的静电效应引起的这些接口考虑：表面电荷引起的静电场，溶剂化能量由于离子云，和图像电荷排斥。因此，我们的变分方程超越了平均场论.盐浓度，离子价态，介电跳跃，和表面电荷的影响进行了研究，在两种几何形状。i）具有不对称电解质的单一中性空气-水界面。由于共离子和反离子的不同镜像电荷排斥，建立了电荷分离和静电场。电荷分布和表面张力计算和比较以前的近似计算。对于靠近带电表面的对称电解质溶液，其特征在于两个区域。在第一个，与耦合参数的对数成比例的大小，强的图像力施加总离子排斥，而在第二区的平均场方法适用。ii）限制在两个介电界面之间的对称电解质作为纳米孔离子排斥的简单模型。研究了膜电荷对反离子的排斥和吸引之间的竞争。对于小的表面电荷，反离子分配系数随着孔径的增加而减小，直到临界孔径，与中性膜相反。对于较大的孔径，整个系统表现得像一个中性孔。变分法的预测也进行了比较MC模拟和观察到一个很好的协议。
2010-03-31 cond-mat.soft
Monte Carlo simulation of the electrical properties of electrolytes adsorbed in charged slit-systems
我们用巨正则蒙特卡罗模拟研究了原始模型电解质在层状狭缝系统中的吸附。狭缝系统包含一系列带电膜。离子被禁止从膜，而它们被允许被吸附到膜之间的狭缝中。我们专注于狭缝系统的电学性质。我们展示了浓度、电荷、电场和电势的分布。结果表明，狭缝系统与体相之间的电势差主要是由于狭缝系统边界处形成的双电层引起的，但外狭缝的极化也对电位差有贡献。我们证明，只有当我们在一个单一的模拟单元中模拟狭缝与体相一起时，才能研究将离子带入狭缝系统所需的电功。
2012-07-13 cond-mat.soft
Asymmetric rectified electric fields for symmetric electrolytes
本文通过向具有相等扩散系数的1:1对称电解质施加锯齿状电压生成非对称整流电场（AREF），利用等效电路揭示其物理机制，并发现仅调节驱动电压的时间依赖性即可实现AREF强度从零到最大值的有效调控。
2024-04-23 cond-mat.soft
Surface and interfacial tensions of Hofmeister electrolytes
我们提出了一个理论，能够定量地说明不同的电解质溶液的表面和界面张力。结果表明，在界面附近，离子可分为两类：离液剂和亲液剂。当亲液剂在界面附近保持水合并被排斥时，离液剂松开它们的水合鞘并被吸附到表面。阴离子吸附与Jones-Dole粘度B系数密切相关。必须同时考虑到水化和极化率，以获得与实验定量一致。为了计算油-电解质界面的超额界面张力，还必须包括分散相互作用。该理论还可用于计算酸性溶液的表面和界面张力，预测强表面吸附的水合氢离子。
2018-02-20 cond-mat.soft
Interaction energy between two charged spheres surrounded by electrolyte. The smaller sphere located inside the larger sphere
本文利用最近推广的牛顿壳定理[3]，导出了计算两个带电球体间电相互作用能的解析方程，其中一个小球位于一个较大的球体内，每个球体的内外都被电解质包围。该电相互作用能被计算为电解质离子浓度、温度、中心之间的距离和球体尺寸的函数。在球心之间的距离相同时，相互作用能的绝对值随电解质离子浓度的增加而减小，随温度的增加而增加。在电解质离子浓度为零时，导出的解析方程转化为壳定理的结果。最后，分析方程被推广到计算一个大的带电球体和N个小的带电球体（位于大球体内）之间的总电相互作用能，其中球体被电解质包围。
2021-04-08 cond-mat.soft
Repulsive thermal van der Waals interaction in multi-species asymmetric electrolytes driven by external electric fields
该研究将电场诱导的排斥性热范德华相互作用从对称二元电解质推广到不对称及多组分电解质，揭示了离子漂移差异导致的长程排斥机制。
2025-01-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Non-equilibrium steady states of electrolyte interfaces
本文借助 PNP 理论研究了电解质界面的非平衡稳态，导出了依赖电流密度的电场与密度解析表达式及扩散层微分电容，并提出了检测非物理解的表面电导率本构关系准则。
2023-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.chem-ph
Influence of anisotropic ion shape, asymmetric valency, and electrolyte concentration on structural and thermodynamic properties of an electric double layer
报道了在不同电解质浓度和不对称价态下，用平面带电硬壁、各向异性形状阳离子和球形阴离子模拟双电层的巨正则蒙特卡罗模拟结果.阳离子由两个直径相同的切向束缚硬球组成，$d$。一个球带电，另一个球中性。球形阴离子是直径为$d$的带电硬球。离子价不对称1：2和2：1被认为是，与离子被浸泡在溶剂模拟的连续介质在标准温度下。对以下电解质浓度进行模拟：0.1、1.0和2.0 M。对于给定的电极表面电荷$σ$，计算了电极离子，电极中性球单重态分布，二聚体的平均取向和平均静电势的分布，同时给出了不同电极电荷的接触电极电位和微分电容。随着电解质浓度的增加，微分电容曲线的形状从最小值被最大值包围的形状变为畸变的单个最大值。对于2：1电解质，最大值位于小的负$σ$值，而对于1：2电解质，最大值位于小的正值。
2016-03-08 cond-mat.soft
Electroneutrality Breakdown and Specific Ion Effects in Nanoconfined Aqueous Electrolytes Observed by NMR
界面附近的水电解质中的离子分布在电化学、生物和胶体系统中起着关键作用，并且预计在纳米限制区域内特别重要。在解决由不带电的疏水表面纳米限制的水性电解质的离子分布中，通常假定纳米限制区域内的总电荷的电中性是先验的，没有直接的实验验证。在这里，我们使用定量的核磁共振的方法来研究纳米限制在类石墨纳米多孔碳的水性电解质的性质。大量的电中性击穿nanocolinated区域和非常不对称的阳离子和阴离子的nanocolinating表面的充电的响应进行观察。的电中性击穿强烈地依赖于对水-碳界面的阴离子的倾向，这样的离子特异性的响应一般如下的Hofmeister系列的阴离子排名。实验观测结果进一步支持数值计算使用广义泊松玻尔兹曼方程
2015-02-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.chem-ph
Duality of Theories for the Electrical Double Layer in Concentrated Electrolytes
John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University（哈佛大学约翰·A·保尔逊工程与应用科学学院）；Department of Materials, University of Oxford（牛津大学材料系）
研究浓电解质中电双层的理论方法，对比局部密度近似与超越LDA方法的优劣，探讨其在异常欠屏蔽现象中的贡献及未来发展方向。
2026-04-30 cond-mat.soft
Conductance of concentrated electrolytes: multivalency and the Wien effect
离子溶液的电导率在高达几毫摩尔的低离子浓度下是很好理解的，但在自然界和技术应用中仍然常见的较高浓度下变得难以解开。最近提出了一种在低电场下单价电解质在高浓度下的电导率模型。该模型依赖于应用随机密度泛函理论，并使用修改后的静电对电位，抑制非物理，短程静电相互作用。在这里，我们将理论扩展到多价离子以及高电场的偏离欧姆定律称为维恩效应发生。我们的结果是在良好的协议与实验和最近的模拟。
2022-09-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Long-range fluctuation-induced forces in driven electrolytes
我们研究了由均匀外电场驱动的电解质的随机动力学，并表明，尽管存在德拜屏蔽，它具有通用的标度不变性。由此产生的长程相关性在中性边界之间产生了一种类似卡西米尔的波动诱导力，该力限制离子;这种力由外部电场控制，并且它可以在类似的边界条件下既是吸引力又是排斥力，这与其他长程波动诱导力不同。这项工作突出了电解质中非平衡相关性的重要性，并展示了它们如何用于调节不带电的生物或合成结构之间的相互作用。
2021-03-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Modeling of nematic electrolyte and nonlinear electroosmosis
基于液晶流动的Leslie-Ericksen理论，推导了一种液晶电解质的数学模型。我们的目标是调查的非线性电动效应发生，因为该矩阵是各向异性的，特别是，在垂直于电场的方向上的离子的运输以及二次依赖的诱导流速的电场。后一种效应使得可以在所施加的电场的极性反转时在可充电电解质中产生不反转其方向的持续流动。从实用的角度来看，这使得能够设计AC驱动的电泳和电渗设备。我们的研究中的一个特殊的流动在薄气膜显示了一个非常好的协议与实验室实验。
2016-06-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Interfacial performance evolution of ceramics-in-polymer composite electrolyte in solid-state lithium metal batteries
本研究基于混合单元法建立考虑陶瓷夹杂与基体黏弹性的理论模型，探讨LLTO颗粒参数对SCE界面力电响应的影响，为高性能固态电池的界面优化提供指导。
2024-09-24 cond-mat.soft
Thermoelectricity in confined liquid electrolytes
暴露于温度梯度的液体电解质的扩展相中的电场归因于离子种类的不同热泳迁移率。如本文所示，即使在最简单的电解质中，如果它被限制在带电壁之间，也不需要这种索雷特型离子热扩散来诱导热电。双电层的空间电荷导致由温度依赖性电泳离子迁移率驱动的选择性离子扩散，这-对于窄通道-可能导致比经典Soret平衡在幅度上更大的热电压。
2020-06-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Effect of solvent polarization on electric double layer of a charged soft surface in an electrolyte solution
本文采用平均场方法，考虑非均匀尺寸效应和溶剂极化，研究了带电软表面附近的双电层。基于自由能模型，通过求解包括泊松方程在内的耦合微分方程，数值求解了水和离子的静电势和数密度。我们发现，溶剂的极化显着影响静电势，离子数密度和介电常数在带电的软表面附近的电解质溶液。我们证明了溶剂极化的考虑增加了唐南势的大小。我们还表明，在固定电荷层内的抗衡离子和共离子的数密度略小于溶剂极化时，不考虑。离子尺寸的增加增强了溶剂极化对带电软表面固定带电层内静电性质的影响。在高表面电荷密度区，由于水的极化作用，水偶极子的介电常数和数密度显著降低。
2022-02-09 cond-mat.soft
Molecular modeling of aqueous electrolytes at interfaces: effects of long-range dispersion forces and of ionic charge rescaling
水性电解质的分子动力学模拟通常依赖于经验力场，结合分散相互作用（由截断的Lennard-Jones（LJ）势描述）和静电相互作用（由用长程求解器计算的库仑势描述）。最近，力场使用重新缩放的离子电荷（电子连续校正，ECC），可能补充与重新缩放的LJ参数（电子连续校正重新缩放，ECCR），已经显示出有前途的结果，在散装，但他们的性能在界面上已经较少探索。在这里，我们开始探索的LJ电位截断的氯化钠水溶液的表面张力的影响。我们发现截断LJ相互作用与一个大的截止和未截断LJ相互作用计算与远程求解器，这可以偏置力场预测与实验比较的数值预测之间的差异。使用LJ相互作用的长程求解器，然后我们表明，选择用于校正长程静电相互作用的离子电荷重新缩放因子也准确地描述了液-气界面处的图像电荷排斥，并且ECCR模型中LJ参数的重新标度-旨在捕获本体中的局部离子-离子和离子-水相互作用-也很好地描述了液体中离子双层的形成-蒸汽界面总的来说，这些结果表明，在界面处的水性电解质的分子建模将受益于使用远程求解分散力，并从使用ECCR模型，其中电荷重新缩放因子应被选择来校正远程静电相互作用。
2020-06-09 cond-mat.soft physics.comp-ph
Electric double layer structure close to the three-phase contact line in an electrolyte wetting a solid substrate
通过考虑楔形几何中的线性化Poisson-Boltzmann方程，近似了靠近三相接触线附近的固体基底的电解质中的双电层结构。的数学方法补充了文献中报道的半解析解，通过提供容易获得的特性信息的双层结构。特别是，该模型包含一个长度尺度，该尺度量化了从流体-流体界面到该边界影响双电层的距离。分析是基于对等位线的近似。在一个显著的接触角范围内，模型预测和数值结果之间达到了很好的一致性。量化流体-流体界面的影响的长度尺度与德拜长度成比例并且取决于壁接触角。结果表明，当接触角接近90°时，边界影响的范围有限。
2012-08-31 cond-mat.soft physics.class-ph
Local volume conservation in concentrated electrolytes is governing charge transport in electric fields
虽然在浓电解质（例如基于离子液体（IL））中的离子传输过程是密集研究的主题，但是守恒定律和参考系的作用仍然是争论的问题。采用电泳核磁共振，我们表明，动量守恒，一个典型的先决条件，在分子动力学（MD）模拟，是不支配离子输运。涉及密度测量，以确定不同的离子种类的摩尔体积，我们建议，当地的摩尔种类的体积守恒是离子输运的约束。实验量化的净体积通量被发现为零，这意味着一个非零的局部动量通量，在纯离子液体和离子液体为基础的电解质测试的各种浓度和化学成分。这个约束与不可压缩性是一致的，但与动量守恒的局部应用不一致。该约束影响迁移数的计算以及MD结果与实验结果的比较。
2022-08-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Reversible heat production during electric double layer buildup depends sensitively on the electrolyte and its reservoir
用于能量存储和转换的若干现代技术基于通过相邻电解质中的离子屏蔽多孔电极表面上的电荷。这种所谓的双电层（EDL）表现出与电解质温度的复杂相互作用，这是最近几项研究的重点。在其中之一中，Janssen等人[Phys. Rev. Lett. 119，166002（2017）]通过实验确定了在等温充电过程中流入超级电容器的可逆热的比率$\mathcal{Q}_\text{rev}/W_\text{el}$和施加在其中的电功。为了使这些数据合理化，在这里，我们使用密度泛函理论（DFT）以及分子动力学模拟等理论方法在不同的EDL模型中确定$\mathcal{Q}_\text{rev}/W_\text{el}$。主要应用受限原始模型，我们发现定量支持Janssen等人的推测，即空间离子相互作用是比例$\mathcal{Q}_\text{rev}/W_\text{el}$的关键。在这里，我们确定了某些DFT泛函的熵贡献，它允许直接访问可逆热。我们进一步展示了如何$\mathcal{Q}_\text{rev}/W_\text{el}$的变化时，在不同的热力学合奏和过程计算。我们表明，Janssen等人的实验。最好的解释在固定的体积密度，或在一个“半正则”系统的充电过程。最后，我们发现，$\mathcal{Q}_\text{rev}/W_\text{el}$显着依赖于参数，如孔和离子的大小，盐浓度，和…
2021-03-12 cond-mat.soft
Surface tensions, surface potentials and the Hofmeister series of electrolyte solutions
提出了一种理论，它使我们能够准确地计算电解质溶液的表面张力和表面电位。同时考虑了离子水化和极化率。我们发现琼斯-多尔粘度$B$ -系数和附近的空气-水界面的离子水合之间有很好的相关性。亲液性阴离子如氟离子、碘酸根、硫酸根和碳酸根被发现是强水合的，并被排斥出界面。发现高氯离子、碘离子、氯离子和溴离子等离液序列高的阴离子在界面上有明显的吸附。氯离子和溴酸根阴离子在界面区域变得弱水合。表面张力和表面电位的顺序被发现遵循Hofmeister排序。该理论，只有一个可调参数，定量占表面张力的10个钠盐，有实验数据。
2010-02-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Correlation decoupling of Casimir interaction in an electrolyte driven by external electric fields
研究外电场平行施加于电解质时对热卡西米尔相互作用的影响，发现电场诱导长程排斥力按$1/H^3$标度，小场下效应为$E^2$量级，大场下饱和，归因于离子电荷涨落的解耦。
2025-01-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamic and Dielectric Response of Charged Colloids in Electrolyte Solutions to External Electric Fields
计算机模拟用于研究带电胶体及其周围微离子云对外部电场的响应。静态场（DC）和交变场（AC）都被考虑。一个介观模拟方法实现充分考虑流体动力学和静电相互作用。系统的响应可以用两个量来表征：迁移率和极化率。由于静电引力和流体动力学阻力的共同作用，靠近胶体表面的微离子的响应不同于远离胶体表面的微离子的响应。迁移率和极化率都表现出对外场频率的依赖性，这可以归因于浓度极化、微离子的迁移率和微离子的惯性。系统地研究了胶体电荷、盐浓度和外场频率等因素的影响。
2013-06-12 cond-mat.soft
Surface forces generated by the action of electric fields across liquid films
我们探讨了力的产生和表面相互作用时产生的电场施加在流体膜。使用表面力天平（SFB），我们直接测量跨电介质和电解液的交叉圆柱几何形状的两个电极之间的力。在电介质膜的情况下，电极之间的场施加力，这可以很好地解释使用经典表达式和没有拟合参数。然而，当电极被电解质膜分开时，交变电场引起基本上偏离电解质的计算静态响应的力。力的大小比预测的要大，相互作用可以从吸引力转变为排斥力。此外，在电解质中接近稳态发生在$10^2$ - $10^3$ ~s，这与系统的充电和粘性时间尺度相比非常慢。在AC电场中的非平凡电解质响应，在这里直接测量，可能是最近几个报告的基础上的意想不到的和分叉的力量驱动胶体在AC领域。我们的测量建议的方法来控制胶体和软物质使用电场，以及提供一个直接测量的长度和时间尺度相关的交流电化学和电动系统。
2019-04-07 cond-mat.soft
Electric field effects on electrolytes near rough dielectric surfaces by GPU-accelerated code
Northwestern University（西北大学）；Arizona State University（亚利桑那州立大学）
本研究通过分子动力学和解析计算，揭示了电场可调控粗糙介电表面附近的离子分布，并开发了GPU加速的LAMMPS DIELECTRIC包，实现2.4-24倍提速及电场模拟能力。
2026-09-17 cond-mat.soft
On the contact conditions for the charge profile in the theory of the electrical double layer for nonsymmetrical electrolytes
非对称电解质的电荷分布的接触值被呈现为三个贡献的总和。其中之一是麦克斯韦静电应力张量的法向分量。第二种是表面静电性质，定义为电势梯度与离子密度分布函数乘积的积分。第三项是体积贡献，其定义为阴离子和阳离子的电荷与分压的乘积之和。对于不带电的表面，只有最后两个存在，并且在尺寸不对称的情况下具有相同的符号。在电荷不对称的情况下，电荷分布的接触值是体项和表面项竞争的结果，其中体项占主导地位。利用密度剖面和电荷剖面的接触定理，得到了共离子和反离子剖面接触值的精确表达式，并讨论了有关性质。
2008-02-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nanoconfined, dynamic electrolyte gating and memory effects in multilayered graphene-based membranes
在各个片之间掺入电解质的多层石墨烯基纳米多孔膜是一种独特的纳米异质结构系统，其中石墨烯中的纳米限制电子和片之间限制的离子在整个膜中紧密耦合。与电解质门控不太可能出现在多层石墨烯堆叠中的一般概念相反，在这项工作中证明了单层石墨烯中的电解质门控效应可以转移到其相应的多层多孔膜。通过限制在纳米孔中的电解质在每个单独的石墨烯片上呈现的这种门控效应提供了用于探测纳米限制的双电层的复杂动力学的实时电方法。这使得能够观察超级电容器中的离子记忆效应，并对超级电容器的充电动力学产生新的见解。这些发现可能会刺激新型纳米离子器件的设计。
2019-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Osmolyte-Modulated Differential Capacitance and Disjoining Pressure for Nanoconfined Electrolytes: A Modified Poisson-Boltzmann Theory
本研究基于修正Poisson-Boltzmann理论，揭示两性离子渗透压调节剂能协同提升纳米孔内分离压与微分电容，为优化超级电容器性能提供多功能添加剂策略。
2025-06-27 cond-mat.soft
Temperature-Gradient Effects on Electric Double Layer Screening in Electrolytes
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)（先进产业科学技术研究所）
温度梯度通过热扩散效应导致离子分布不对称，偏离经典德拜-休克尔势。引入Eastman转移熵分析非等温电双层，发现当α_+=α_-时，电势由修正贝塞尔函数描述，温度梯度影响屏蔽长度和电容特性。
2026-03-22 cond-mat.soft
The electrical double layer for a fully asymmetric electrolyte around a spherical colloid: an integral equation study
针对球形大颗粒周围的完全不对称原始模型电解质，获得了超网链/平均球近似（HNC/MSA）积分方程并进行了数值求解。随后的径向分布函数显示出非常好的协议相比，我们的Monte Carlo和分子动力学模拟的球形几何形状和相对于以前的各向异性参考HNC计算在平面极限。我们报告的电位与电荷的关系，径向分布函数，平均静电势和累积减少电荷的1：1和2：2盐的大小不对称比为2的代表性情况下的分析。我们的结果整理与修改的Gouy-Chapman（MGC）和不等半径修改的Gouy-Chapman（URMGC）理论和HNC/MSA的限制原始模型（RPM）的大小不对称的影响的重要性进行评估。发现的最显著的特征之一是，\textit{contrary to the general belief}，远离零电荷点，非对称双电层（EDL）的性质不是对应于具有电荷的对称电解质的性质，即\textit{counterions do not always dominate}。这种行为表明存在一个新的现象学的EDL，真正属于一个更现实的尺寸不对称的模型，空间相关性考虑一致。这些新的特征不能用传统的平均场论如MGC、URMGC，甚至不能用基于RPM的增强形式化如HNC/MSA来描述。
2004-12-17 cond-mat.soft
Global space correlations of polarization, charge density, and electric field in electrolytes under the fixed-potential condition
Kyoto University（京都大学）
研究在固定电势条件下，稀释电解质中极化、电荷密度和电场的热涨落及其空间相关性，揭示了电极间薄膜厚度对这些物理量全局相关性的影响及有效介电常数的表达式。
2026-05-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Surface Tension of Electrolyte Solutions: A Self-consistent Theory
研究了电解质溶液在空气/水和油/水界面的表面张力。采用场论方法，考虑阴离子与表面的短程相互作用，将Helmholtz自由能展开到一阶环展开，计算了表面的超额表面张力。我们的方法是自洽的，并产生一个分析预测，重新统一的Onsager-Samaras开创性的结果（这与实验数据不一致），与离子特异性的霍夫迈斯特系列。我们得到解析的表面张力依赖于离子强度，离子尺寸和离子表面相互作用，并因此表明，Onsager-Samaras的结果是一致的，超过平均场的结果与单回路校正。我们的理论使用一个拟合参数很好地拟合了不同盐的各种浓度，再现了空气/水和油/水界面阴离子的逆霍夫迈斯特级数。10.1029
2014-04-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
