Phase behavior of ionic liquid crystals
用密度泛函理论研究了离子型液晶的体相性质。液晶分子由椭圆体颗粒表示，其中电荷位于它们的中心或尾部。吸引力的相互作用被考虑在盖伊-伯尔尼对潜力。发现了包括汽相、各向同性相、非均相和近晶相在内的丰富的相图，并研究了相行为与粒子长度和粒子上电荷位置等参数的关系。
2010-04-15 cond-mat.soft
Phase behaviour of primitive models of molecular ionic liquids in porous media: effects of cation shape, ion association and disordered confinement
本文结合标度粒子理论、Wertheim微扰理论和缔合平均球近似，研究无序多孔介质中室温离子液体的相行为，发现球柱体阳离子模型比链状阳离子模型具有更低的临界温度和临界密度及更窄的相共存区。
2024-12-02 cond-mat.soft
Ionic liquids confined in 1D CNT membranes:gigantic ionic conductivity
离子液体（Ionic Liquids，IL）是一种完全不含溶剂的有机熔盐。它们显示出显著的特性：低蒸汽压，高离子电导率，高化学，热和电化学稳定性。因此，这些电解质满足开发安全储能系统的关键标准。由于静电和范德华相互作用之间的竞争，离子液体显示出一种不寻常的性质，净散装液体：他们自组织在瞬态纳米域。在离子液体为基础的电化学装置，这种波动的纳米偏析作为能量屏障的长距离扩散过程，因此离子电导率。在这里，我们展示了如何离子液体的离子电导率可以增加一个以上的数量级，通过利用一维（1D）限制在宏观取向的碳纳米管（CNT）膜的影响。我们确定一维碳纳米管膜作为高瞬时功率电池的有前途的隔板。
2017-10-16 cond-mat.soft
The restricted primitive model of ionic fluids with nonadditive diameters
具有非加性硬球直径的约束原始模型具有有趣而独特的聚类性质。我们报告准确计算的集群浓度。实施高效和特设蒙特卡罗算法，我们确定的聚类和气液双结点的非加性的影响。对于负的非加性，倾向于完全重叠的极端情况下，不同的离子，占主导地位的集群是由偶数个粒子具有零总电荷。对于正的非加和性，类似粒子的分离和离子可用空间的减少倾向于在高密度下形成团簇。
2013-02-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Phase behaviour in ionic solutions: restricted primitive model of ionic liquid in explicit neutral solvent
我们研究了最简单的离子溶液模型中的流体-流体平衡，其中明确包括溶剂，即，一种由受限原始模型（RPM）和中性硬球（RPM-HS混合物）组成的二元混合物。首先，使用集体变量方法，我们发现自由能，压力和部分化学势的随机相近似（RPA）的一个相当一般的模型，考虑到溶剂-溶剂和溶剂-离子的相互作用以外的硬核。在RPM-HS混合物的特殊情况下，我们考虑硬核内部库仑势的两种正则化，即，Weeks-Chandler-Andersen（WCA）正则化导致WCA近似，并且优化正则化给出优化RPA（ORPA）或平均球面近似（MSA）。此外，我们使用关联平均球近似（AMSA）计算相共存。一般来说，这三种近似产生了RPM-HS混合物的定性相似的相图，即，具有上临界溶解点的流体-流体共存包络，共存区域随着压力的增加而向更高的总数密度和更高的溶剂浓度移动，以及临界温度随着压力的增加而小幅增加。对于纯RPM，当使用Olaussen和Stell提出的缔合常数时，AMSA导致与可用的模拟数据的最佳一致性。我们还讨论了WCA近似中相图的特殊性。
2019-01-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Highly asymmetric electrolytes in the primitive model: Hypernetted chain solution in arbitrary spatial dimensions
本文用超网链（HNC）近似计算了任意空间维流体离子混合物的对关联函数。在原始模型中，所有离子近似为具有库仑相互作用的非重叠超球体。我们的光谱HNC求解器基于Talman [J. Comput.物理、29，35（1978）]，与几何间隔的计算网格。任意空间维度的数值效率是这种变换方法通常利用的优点。在这里，我们强调对数网格的另一个优点，包括在高效率的采样对关联函数高度不对称的离子混合物。对于三维流体，可以处理大于一千的离子尺寸和电荷比，对应于迄今为止计算上未访问的1-1电解质中的微米大小的胶体球。有效的胶体电荷数提取从我们的原始模型的结果。对于中等大小的离子尺寸和电荷不对称性，我们提出了分子动力学模拟的结果，同意与近似HNC对相关。
2013-07-16 cond-mat.soft
Primitive models of room temperature ionic liquids. Liquid-gas phase coexistence
我们提出了几个版本的原始模型的室温离子液体（RTILs）和开发的平均球近似（MSA）型理论的描述。RTIL被建模为硬球阴离子和灵活的线性链阳离子的双组分混合物，由切向键合的硬球与位于其中一个终端珠的电荷表示。该模型的理论描述进行了适当修改的关联MSA（AMSA）的解决方案。我们的解决方案减少到解决一个非线性代数方程的Blum的筛选参数$Γ$，这反过来又是用来表达所有的热力学性质的模型的兴趣。我们使用理论和计算机模拟方法计算两个版本的模型，由二聚体（$D$）和链（$C$）模型表示的液-气相图。相图的理论预测似乎是在合理的良好协议与计算机模拟结果。它表明，该模型和理论是能够定性地再现实验观察到的RTIL的相行为，特别是临界温度和临界密度的降低与增加不对称的模型在其形状和位置的电荷。
2019-01-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Monte Carlo simulation of the nonadditive restricted primitive model of ionic fluids: Phase diagram and clustering
我们报告了一个精确的Monte Carlo计算的相图和聚类特性的限制原始模型与非添加剂硬球直径。在高密度下，正非可加性流体比可加性模型显示出更多的聚集，负非可加性流体比可加性模型显示出更少的聚集，在低密度下，出现相反的情况。负的非加性倾向于有利于从偶极子开始形成中性电荷的团簇。正的非加和性有利于高密度的同类离子配对。对于负的非加性，气-液相变的临界点在较高的温度和较高的密度下移动，对于正的非加性，在较低的温度和较低的密度下移动。相应国家的法律似乎并不严格。我们的结果可以用来解释最近的实验工作的室温离子液体。
2013-07-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Optimization-based design and analysis of tailor-made ionic liquids
溶剂占所有工业排放的三分之二。传统的有机溶剂很容易进入大气，因为它们具有高蒸气压，并且与气候变化，城市空气质量和人类疾病等一系列负面环境影响有关。另一方面，室温离子液体（RTIL）具有低蒸气压并且不易燃或易爆，从而导致更少的环境负担和健康危害。然而，人们对它们的生命周期环境影响以及淡水生态毒性影响知之甚少。RTIL是熔融盐，在相对较低的温度下以液体形式存在，具有独特的性质。离子液体由大的有机阳离子和电荷离域的较小尺寸和不对称形状的无机或有机阴离子组成。有机阳离子可以通过改性连接到基础阳离子骨架侧链的烷基而经历无限的结构变化，并且从化学合成的角度来看，由于其组分的容易制备性质，这些结构变化中的大多数是可行的。在功能上，离子液体可以通过切换阴离子/阳离子或通过将官能团引入阳离子/阴离子来调节以赋予特定的期望性质。据估计，理论上可以形成超过万亿的离子液体结构。由于它们的可调性质，这些熔融盐具有用作各种应用的溶剂的潜力。
2016-12-04 cond-mat.soft physics.chem-ph
Linking dynamics and structure in highly asymmetric ionic liquids
我们探索了一个理想化的理论模型，在高度不对称的离子液体混合物中的离子传输。原始模型（PM）启发的系统用作不对称离子材料（例如液晶盐）的代表，其猝灭以形成无序的部分停滞相。应用自洽广义朗之万方程（SCGLE）理论研究了电荷匹配盐的粒径比与平均迁移率之间的关系。在这个模型中，我们确定新的玻璃态，其中两个带电物种（无论是大阳离子或微阴离子）被逮捕，而其他保留流动性。我们讨论了如何这一结果是有用的，在离子液体为基础的材料中的新型单离子导电相的发展。
2021-08-27 cond-mat.soft
Simple theory for oscillatory charge profile in ionic liquids near a charged wall
离子体系的介观场论[A. Ciach和G. Stell，J. Mol.液态87，255（2000）]推广到带电边界系统。导出了电荷密度的超巨势泛函的一个非常简单的表达式。在内能的表达式中考虑了离子硬核的大小。该泛函适用于描述离子液体和离子液体混合物中离子在弱带电壁附近的分布。得到了欧拉-拉格朗日方程，并求解了一个平坦的限制表面。获得了指数衰减振荡电荷密度分布。在半定量的水平上，限制原始模型的静电势与模拟结果一致。
2018-11-18 cond-mat.soft
Correlation functions in ionic liquid at coexistence with ionic crystal. Results of the Brazovskii-type field theory
关联函数的限制原始模型内的一个圈自洽Hartree近似的场论方法计算。关联函数表现出阻尼振荡行为，如之前在高斯近似[Ciach at.例如，J. Chem. Phys. { \bf 118}，3702（2003）]。涨落的贡献导致了关联函数的振幅和衰减长度的重整化。重整化量表现出与平均场（MF）对应物不同的性质。当接近$λ$线时，MF中的振幅和衰减长度都发散，但重整化量在相同的无量纲单位中保持统一的顺序，直到与离子晶体共存。沿着相变线，衰减长度和振荡周期与密度无关，它们的值以离子直径为单位分别为$α_0^{-1}\approx 1$和$2π/α_1\approx 2.8$。
2006-08-29 cond-mat.soft
Universality class of the critical point in the restricted primitive model of ionic systems
一个粗粒度的描述的限制原始模型被认为是在当地的电荷和数量密度场。导出了单场论的精确约化，并给出了用电荷密度的高阶关联函数表示的数密度关联函数的精确表达式。结果表明，在连续空间中，当遵循Brazovskii方法包含电荷密度波动时，与短波长电荷有序相关的电荷密度关联函数的奇异性消失。当所有的费曼图根据它们的拓扑结构被分离成不相交的集合时，有助于数密度关联函数的单个费曼图的相关奇异性被治愈。通过对属于每个集合的所有图进行重新表示，获得由次级图表示的正则表达式。次级图再次被分离成不相交的集合，并且属于给定集合的所有次级图的系列由超图表示。证明了在属于伊辛普适类的某个模型系统中，贡献于数密度顶点函数的超图和贡献于序参数顶点函数的图之间的一一对应关系.与不相关的运营商，目前在模型系统的哈密顿量，以及其他特定的RPM校正相关的缩放校正也进行了讨论。
2006-01-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Programmable actuation of porous poly(ionic liquid) membranes by aligned carbon nanotubes
开发了一种复合多孔聚合物膜，其基质中具有对齐的CNT，其对有机蒸气具有可编程的各向异性致动。碳纳米管在多个方向上的排列和膜的梯度多孔结构是致动的关键，并且致动方向可以很好地控制在垂直于碳纳米管的纵向取向的方向上。可逆驱动可重复300次循环而无明显疲劳。这些聚合物复合材料是有前途的构建块，用于各种各样的应用，如传感器和执行器。可编程致动的概念在多孔聚合物材料中通过CNT的复杂取向成功地反映了对物理运动的新的高水平控制，其适用于广泛的软致动器。
2016-09-21 cond-mat.soft
Molecular Dynamics Simulation of Imidazolium CnMIM-BF4 Ionic Liquids using a Coarse Grained Force-Field
离子液体具有热物理性质，在溶剂，储能材料和稳定的润滑应用中具有重要意义。近年来，人们发展了一系列粗粒模型来研究1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐[C2MIM][BF 4]和1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐[C4 MIM][PF 6]离子液体。建立在这些CG模型，我们得出力场调查[ C_{2-8} MIM] [BF 4]家庭的离子液体，作为一个开始步骤，系统的调查润滑nanobinion条件下。模拟的状态方程和扩散系数与实验数据和全原子力场符合得很好。我们使用这些模型来分析具有较长脂肪链的阳离子的离子液体的纳米结构特征以及离子液体的液-气界面结构。这些模型的CG性质使模拟非常长的时间尺度，这是需要计算机的动态和界面特性的可靠结果。对于[C> 4 MIM] [BF 4]，与液-气界面相关的对称性的破坏在垂直于界面平面的方向上诱导极性和非极性域中的纳米结构化，因此模仿在体相中观察到的行为。
2019-10-20 cond-mat.soft
Anomalously large capacitance of an ionic liquid described by the restricted primitive model
我们使用蒙特卡罗模拟检查最简单的模型的离子液体，被称为限制原始模型，在金属表面。我们发现，在适度的低温下的金属/离子液体界面的电容是如此之大，静电双层的有效厚度是3倍小于离子半径。为了解释这些结果，我们提出了一种方法，它是基于离散离子和它们的图像电荷在金属表面之间的相互作用，因此超越了平均场近似。当在界面上施加电压时，强的图像吸引力使抗衡离子凝聚在金属表面上，形成紧凑的离子图像偶极子。这些偶极子相互排斥，形成相关液体。当这些偶极子的表面密度低时，插入额外的偶极子不需要太多能量。这导致随着电压$V$单调减小的大电容$C$，产生“钟形”曲线$C(V)$。我们还考虑了当电极由半金属而不是完美金属制成时会发生什么。在这种情况下，电极的有限屏蔽半径将镜像电荷的反射平面移动到电极内部，我们得到“骆驼形”$C(V)$。这些预测似乎与实验定性一致。
2010-06-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Mesoscopic theory for size- and charge- asymmetric ionic systems. I. Case of extreme asymmetry
一个介观理论的原始模型的离子系统开发的任意大小，$λ=σ_+/σ_-$，和电荷，$Z=e_+/|e_-|$，不对称性。我们的理论是我们早先为限制原始模型所发展的理论的一个扩展。极端不对称的情况下$λ\to\infty$和$Z \to\infty$的研究在一些详细的平均场近似。相图和关联函数得到的渐近制度$λ\to\infty$和$Z \to\infty$，并为无限稀释的较大的离子（体积分数$n_p\sim 1/Z$或更少）。我们发现一个非常稀的“气相”相和结晶相之间的共存，其中的大离子形成的bcc结构的晶格常数$\approx 3.6σ_+$。实验观察到这种共存在去离子水溶液中的高度带电的胶体颗粒。
2005-11-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Gas-liquid critical point in ionic fluids
基于集体变量方法，我们发展了一种研究简单电荷非对称$1:z$原始模型（SPM）的统计场论。结果表明，众所周知的近似的自由能，特别是DHLL和ORPA，可以得到在这个理论的框架内。为了研究SPM的气液临界点，我们提出了一种计算化学势与总密度共轭的方法，这种方法可以考虑高阶涨落的影响。计算了$z=2-4$的气液相图。计算结果与MC模拟结果定性一致：临界温度随$z$的增加而降低，临界密度随$z$的增加而迅速增加。
2006-06-27 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
Spatial inhomogeneities in ionic liquids, charged proteins and charge stabilized colloids from collective variables theory
大小和电荷之间的不对称性带相反电荷的离子或粒子的空间不均匀性的影响进行了研究，为大范围的电荷和尺寸比。我们进行了稳定性分析的原始模型（PM）的离子系统的周期有序使用集体变量为基础的理论。我们扩展了以前的研究[A. Ciach等人，Phys. Rev.E \textbf{75}，051505（2007）]。首先，我们采用了非局部近似的参考硬球流体，从而导致的Percus-Yevick对直接关联函数的均匀情况下。其次，我们使用Weeks-Chandler-Anderson正则化方案的库仑势内的硬核。我们确定了与周期有序有关的序参量，并分析了沿$λ$线的主要涨落的性质。我们表明，上述修改产生大量的定量和部分定性的变化，在以前得到的相图。我们讨论了可能的情况下的周期性订购的整个范围内的大小和电荷比的两个离子物种，包括电解质，离子液体，带电的球状蛋白质或纳米粒子在水溶液和电荷稳定的胶体。
2012-07-06 cond-mat.soft
Charge Renormalization and Charge Oscillation in Asymmetric Primitive Model
本文将德拜充电法推广到研究电解质非对称原始模型的线性响应性质。得到了电解质中各组分离子有效电荷分布的解析结果，并由此导出了系统的所有静态线性响应特性。研究发现，随着离子密度的增加，屏蔽长度和介电常数都由于离子相关性而得到实质性的重整化。此外，较大离子的化合价通过离子相关性基本上向上重整化，而较小离子的化合价保持大致相同。对于足够高的密度，系统表现出电荷振荡。电荷振荡的阈值离子密度远低于对称电解质的相应值。我们的结果与大规模蒙特卡罗模拟吻合得很好。
2016-02-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Computer simulations of the restricted primitive model at very low temperature and density
在低温和低密度状态下成功模拟离子流体的问题在模拟文献中是众所周知的：使用常规方法，由于存在强缔合的阳离子-阴离子对，系统不能快速平衡。在这篇手稿中，我们提出了一种数值方法，用于加快计算机模拟的限制原始模型（RPM）在低温（临界温度附近）和非常低的密度（下至$10^{-10}σ^{-3}$，其中$σ$是离子直径）。实验上，该方案对应于非水溶剂中电解质的典型浓度。据我们所知，这是RPM第一次在如此低的浓度下平衡。更一般地，该方法可用于平衡在低浓度下形成聚集体的其它系统。
2010-01-13 cond-mat.soft
Monte Carlo simulations of the critical properties of the restricted primitive model
本文报道了离子溶液限制性原始模型临界点的蒙特卡罗模拟。只考虑模型的连续体版本。一个有限尺寸标度分析的基础上，在布鲁斯-威尔丁程序给出的临界指数与三维伊辛普适类。指出了比热随系统尺寸变化的反常现象。
2004-09-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Double layer for hard spheres with an off-center charge
模拟了模型电解质和离子液体的平面双电层中离子的密度和电势分布。实际电解质或离子液体的离子通常不是球体;在离子液体中，阳离子是分子离子。在过去，这种不对称性已经通过考虑尺寸和/或价态不对称的球体（即，原始模型）或通过切向接触球体形成的二聚体阳离子。在本文中，我们考虑的球形离子是不对称的大小和模仿的不对称形状，通过一个偏离中心的电荷，位于远离中心的阳离子球，而阴离子的电荷是在中心的阴离子球。各种单重态密度和潜在的配置文件进行比较（i）二聚体的情况下，即，组成领域的二聚体阳离子切向拴系，和（ii）标准的原始模型。结果表明，特别是当阳离子是反离子时，双电层结构受到很大影响。以及被内在的兴趣，这种偏离中心的电荷模型可能是有用的理论，考虑球形模型和引入偏离中心的电荷作为一个扰动。
2016-03-07 cond-mat.soft
Application of the SRISM approach to the study of the capacitance of the double layer of a high density primitive model electrolyte
在这项研究中，单重参考相互作用网站模型（SRISM）的研究电极电荷的平面双电层电容的依赖性使用的原始模型的双电层的高密度电解质，模仿离子液体。离子由带电的硬球表示，电极是均匀带电的平坦表面。该模型流体的电容计算与SRISM方法与封闭的基础上超网链（HNC）和Kovalenko-Hirata（KH）封闭和模拟比较。只要电极电荷的大小不是太大，HNC闭合显示出最有希望。KH结果对于高密度电解质是相当好的，但是当在低密度下应用时是差的。
2012-02-22 cond-mat.soft
Flexible and Actuating Nanoporous Poly(ionic liquids)- paper based Hybrid Membranes
多孔柔性驱动材料在智能系统的发展中具有重要意义。在这里，我们报告了一种简便的方法来制备可扩展的，灵活的驱动多孔膜的基础上聚（离子液体）改性的薄纸。目标膜性能曲线是基于聚（离子液体）网络的梯度多孔结构和薄纸的柔性的协同作用。梯度多孔结构的建立通过氨引发的静电络合的聚（离子液体）与聚（丙烯酸）（PAA），预先浸渍在薄纸。结果，这些多孔膜响应于气相或液相中的有机溶剂而经历弯曲变形，并且可以在空气中恢复其形状，这被证明能够用作溶剂传感器。此外，由于引入了机械柔性薄纸，使膜能够被设计为新的响应纺织品和收缩致动器，因此它们显示出增强的机械性能。
2017-05-04 cond-mat.soft physics.app-ph
The moment sum-rules for ionic liquids at criticality
我们讨论了一般离子液体的前三个著名的矩电荷-电荷求和规则。对于限制原始模型的特殊对称情况，Das等人[Phys. Rev. Lett. 107，215701（2011）]最近通过蒙特卡罗模拟发现，Stillinger-Lovett或二阶矩求和规则在临界点失效。我们批判性地讨论了这种意外行为的可能解释。另一方面，四阶矩求和规则证明能够解释临界状态下的模拟结果。
2017-11-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
The vapor-liquid interface potential of (multi)polar fluids and its influence on ion solvation
四极-偶极流体的汽液相之间的界面是电界面势的所在地，其对离子溶剂化和分布的影响尚未完全了解。为了获得进一步的微观洞察水的特异性，我们首先提出了广泛的经典分子动力学模拟的一系列模型液体与可变的分子四极矩之间的SPC/E水和一个纯粹的偶极液体插值。然后，我们查明竞争多极贡献的汽-液和溶质-液界面电位在确定一个重要的离子特定的直接静电贡献SPC/E水的离子溶剂化自由能-占主导地位的四极和偶极贡献-超越主导极化发挥了重要作用。我们的研究结果表明，汽液界面势对离子溶剂化的影响大大减少，由于强烈的部分抵消所带来的竞争溶质-液体界面势。
2013-03-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Critical behaviour of ionic fluids
最近，我们提出了一个微观的方法来描述二元流体混合物的相行为和临界现象。它是基于集体变量（CV）与参考系的方法。该方法使我们能够获得功能的Ginzburg-Landau-Wilson（GLW）的哈密顿量表示的CV（波动密度）。相应的CV集包括与序参量相关的变量。在本文中，我们使用这种方法来研究离子流体的临界行为。对于限制原始模型，我们得到了与涨落密度共轭的两个涨落场的相空间中的巨配分函数的泛函。首先，我们在平均场（MF）近似下计算RPM的相图，然后考虑有效哈密顿量中的高阶项进行计算。在这两种情况下，相图表明气-液（GL）和电荷有序相不稳定性。在后一种情况下，所获得的GL临界温度值与MC模拟数据吻合良好，而临界密度被低估。在GL临界点附近的大热力学势的显式表达式意味着RPM的经典临界行为。
2003-01-04 cond-mat.soft
Phase behavior of the Lattice Restricted Primitive Model with nearest-neighbor exclusion
用巨正则蒙特卡罗模拟研究了具有近邻排斥的格点限制原始模型的全局相行为。相图由流体（或电荷无序固体）到电荷有序固体的转变主导，该转变终止于最大密度$ρ^*_{max}=\sqrt2$和降低的温度$T^*\approx0.29$。在这一点上，有一个一级相变之间的两个阶段的密度相同，一个电荷有序和其他电荷无序。该模型的液-汽转变是亚稳态的，完全位于液-固相包络内。
2006-03-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Ultrasoft primitive model of polyionic solutions: structure, aggregation, and dynamics
我们引入了一个超软的核心模型的相互渗透的聚阳离子和聚阴离子与连续的高斯电荷分布，研究在稀和半稀，无盐溶液中的聚乙烯聚合。采用近似理论（随机相位近似和超网链理论）和数值模拟相结合的方法对该模型进行了研究。计算的对结构，热力学，相图和聚离子动力学的对称版本的模型（“超软限制原始模型”或UPRM）不同于相应的属性的广泛研究的“限制原始模型”（RPM），其中离子有硬核。在足够低的温度和密度下，带相反电荷的聚离子形成弱相互作用的可极化中性对。聚簇概率，介电行为和电导率指向一条线的尖锐的导体-绝缘体转变的密度-温度平面。在非常低的温度下，导体-绝缘体转变线终止于将高密度液相与低密度气相分离的一阶共存曲线的顶部附近。模拟数据暗示了三临界行为，让人想起观察到的二维库仑气体，这与其三维对应物RPM的伊辛临界性形成对比。
2011-06-30 cond-mat.soft
Anomalous Underscreening in the Restricted Primitive Model
屏蔽不足是电解质中电荷相关性衰减慢于德拜长度的统称。异常屏蔽不足是指不能单独归因于空间相互作用的现象。浓缩电解质和离子液体的实验报告异常欠屏蔽，这是迄今为止尚未观察到的模拟。我们目前的分子动力学模拟结果显示异常欠屏蔽，可以连接到团簇形成。一个解释离子配对的理论证实了这一趋势。我们的研究结果挑战了对致密电解质影响能量储存和转换技术设计的经典理解。
2023-03-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Covariance-Driven Momentum Rectification at Liquid-Vapor Interfaces Near Wetting Transitions
Astrum Drive Technologies；Departamento de Física, Facultad de Ciencias, Universidad Central de Venezuela（委内瑞拉中央大学理学院物理系）
本研究针对零均值外力下液-气界面的定向输运问题，构建了基于局部响应场与切向驱动力协方差的守恒连续介质模型，揭示了润湿转变附近的动量整流规律与增益机制，并提出对称性约束的动量核算方案。
2026-08-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Liquid-vapor critical behavior of the TIP4P/2005 water model: effects of NaCl solutes and hydrophobic confinement
Johannes Gutenberg-Universität（约翰内斯·古腾堡大学）
研究揭示了NaCl浓度增加导致液-气临界温度和压力升高，而疏水限制使临界点下降，同时强调了范德华截断距离对临界点估计的重要性。
2026-01-05 cond-mat.soft physics.chem-ph
Dense ionic fluids confined in planar capacitors: in- and out-of-plane structure from classical density functional theory
对双电层（EDL）的性质和结构的持续科学兴趣源于它们在（超级）电容储能，能量收集和水处理技术中的关键作用。经典的密度泛函理论（DFT）是研究双电层平面内和平面外结构性质的一个很有前途的理论框架。在分子动力学模拟的支持下，我们证明了DFT分析垂直于电极的EDL中的电荷分层的足够性能。我们讨论了电荷存储和电容的电介质溶剂和筛选的影响。我们进一步计算，第一次，在DFT的框架内的EDL的平面结构。虽然我们的面外结果已经暗示了最近在模拟和实验中观察到的EDL内部的结构面内转变，但与模拟相比，我们的DFT方法在预测面内结构方面表现不佳。然而，我们的研究结果隔离的基本问题，在理论上描述的EDL内的原始模型和指向的限制，在描述的平面外的结构的EDL在高浓度和电位的DFT的性能。
2016-04-27 cond-mat.soft
Phase Diagram and Criticality of the Modified Primitive Electrolyte Model in Bulk and in Inert and Conducting Confinement
Stuttgart Center for Simulation Science (SC SimTech), University of Stuttgart（斯图加特大学）；Institute for Computational Physics, University of Stuttgart（斯图加特大学计算物理研究所）；Institute for Physics of Functional Materials, Hamburg University of Technology（汉堡工业大学功能材料物理研究所）
研究了导电约束中修改的原始电解质模型的本征体和临界性，揭示了约束对临界点的影响及导电边界对化学势的作用。
2025-12-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Field-Theoretic Approach to Ionic Systems: Criticality and Tricriticality
为了得到离子晶格气体的场论和离子流体的非晶格模型族，本文发展了一个具有两个序参量（电荷密度$ϕ$和质量密度偏差$η$）的Landau-Ginzburg泛函.在平均场（MF）近似下，发现了均匀相对波数为$k\ne 0$的电荷涨落的不稳定性，这种向电荷有序相的二级跃迁终止于三临界点（tcp）.在MF之外，$k\to 0$的质量关联函数的奇异性在离子浓度低于MF tcp的离子浓度时发生。构造了一个仅依赖于$η$的有效泛函。对于低离子浓度通常的朗道形式的简单流体（伊辛）功能得到，因此在这个理论的临界点是在伊辛普适类。
2000-07-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Room-Temperature Ionic Liquids Meet Bio-Membranes: the State-of-the- Art
室温离子液体（RTIL）是一类熔点低于100 ℃的新型有机盐。此外，它们的低蒸气压使这些离子化合物成为所谓绿色化学的首选溶剂。由于这些和其他特殊的特性，它们越来越多地用于工业应用。然而，对它们与生物体相互作用的研究强调了轻度至严重的健康危害。由于其细胞毒性与其亲脂性呈正相关，因此在过去几年中对其与生物膜的相互作用进行了一些化学-物理研究，旨在确定其毒性背后的微观机制。阳离子链长度和阴离子性质已被视为影响亲脂性，进而影响RTIL的毒性。然而，新出现的情况提出了新的问题，指出需要逐案评估毒性，但也表明RTIL在药理学，生物医学，以及更广泛的生物纳米技术中的潜在积极作用。在这里，我们回顾了这一新的研究课题，并对这一新的研究领域的未来和潜在的重要性进行了评论。
2017-06-26 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Revisiting Imidazolium Based Ionic Liquids: Effect of the Conformation Bias of the [NTf$_{2}$] Anion Studied By Molecular Dynamics Simulations
采用分子动力学模拟方法研究了由1-烷基-3-甲基咪唑阳离子和双（三氟甲基磺酰基）酰亚胺阴离子（[C $_n$ MIm][NTf $_2$ ]）组成的具有不同链长$n\!=\!2, 4, 6, 8$的离子液体.我们表明，重新参数化的二面角的潜力，以及电荷的[NTf $_2$ ]阴离子导致改进的力场模型介绍了Köddermann { \em et al.} [ChemPhysChem，\textbf{8}，2464（2007）]（KPL-力场）。新参数集的一个重要优点是，从{ \em ab initio}计算和{\sc Raman}实验推导出的阴离子的最小能量构象（{ \em transs}和{\em gauche}），现在都很好地代表了我们的模型。此外，[C $_n$ MIm][NTf $_2$ ]的结果表明，这种修改导致实验和分子动力学模拟之间甚至更好的协议，如证明的密度，扩散系数，汽化率，再取向相关时间，和粘度。尽管我们专注于更好地表示阴离子构象，但阳离子的烷基链长依赖性也更接近实验。我们强烈建议使用新的NGKPL力场的[NTf $_2$ ]阴离子，而不是早期的KPL参数集的计算机模拟，旨在描述的热力学，动力学和咪唑鎓离子液体的结构。
2017-11-10 cond-mat.soft physics.chem-ph
Electric-field-induced oscillations in ionic fluids: a unified formulation of modified Poisson-Nernst-Planck models and its relevance to correlation function analysis
本研究利用随机密度泛函理论建立了浓电解质原始模型的统一动力学表述，论证了Poisson-Nernst-Planck模型修正的合理性，并通过关联函数分析揭示了电场诱导的振荡同步、条纹态及转变特性。
2022-03-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Novel force field of [Bmim][Nf$_2$T] and its tranferability in a mixture with water
本文为离子液体[Bmim][Nf$_2$T]提出新力场IL/ε，以小于3%的误差重现介电常数、密度和蒸发焓，并验证了其在[Bmim][Nf$_2$T]-H$_2$O混合物中的可转移性。
2023-05-24 cond-mat.soft physics.chem-ph
Fluid-fluid phase behaviour in the explicit solvent ionic model: hard spherocylinder solvent molecules
我们研究了一个流体-流体相变的显式溶剂模型表示为一个混合物的限制原始模型（RPM）的离子流体和中性硬spherocylinders（HSC）。为此，我们结合两种理论方法，即，标度粒子理论（SPT）和结合平均球近似（AMSA）。尽管SPT足以提供考虑到硬核相互作用的参考系的相当好的描述，但已知AMSA在处理离子之间的库仑相互作用方面是有效的。或者，我们也使用平均球面近似（MSA）进行比较。一般来说，这两种近似都会导致相图的类似定性结果：当压力增加时，共存包层区域变得更宽，并向更大的密度和更高的温度转变。然而，AMSA和MSA产生不同的浓度依赖性，即，与MSA相反，AMSA相图表明，对于所考虑的所有压力，高密度相主要由离子组成。为了证明溶剂分子的非球面性对流体-流体相变的影响，我们考虑了一种“等效”混合物，其中HSC颗粒被相同体积的硬球（HS）取代。据观察，在HSC溶剂的情况下（RPM-HSC模型），相共存的区域比溶剂分子是球形的情况下（RPM-HS模型）更宽。RPM-HSC模型的临界温度比RPM-HS模型的高，但在MSA模型中，当压力升高时，临界温度相同，而在AMSA模型中，这一差异仍然是重要的。
2022-07-25 cond-mat.soft
Thermal and structural properties of ionic fluids
众所周知，离子流体中的静电相互作用产生特征相行为和结构。有时，它的长射程被提出来挑选出静电势，而不是其他射程较短的相互作用。在这里的重要性的范围的相行为和结构的离子流体的研究通过巨正则蒙特卡罗模拟的晶格限制的原始模型（LRPM）。长程静电相互作用相比，由尖锐和/或光滑的截止计划获得的各种类型的短程电位。发现锐截止静电势导致相行为和结构对截止半径的强烈依赖。然而，当结合一个合适的额外的平滑截止，短程LRPM被发现表现出定量相同的相行为和结构作为传统的长程LRPM。此外，Stillinger-Lovett完美屏蔽性质，这是众所周知的，由长程静电势产生的，也满足短程LRPM与光滑截止。通过表明离子流体的特征相行为和结构也可以在具有短程电位的系统中发现，可以得出结论，离子流体中静电电位的决定性性质不是长程电位，而是价态依赖性。
2015-05-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Ionic Structure and Decay Length in Highly-Concentrated Confined Electrolytes
我们使用电解质的原始模型的分子动力学模拟研究在宽范围的电解质浓度，界面分离，表面电荷密度，和离子大小的带电平面界面限制的一价电解质水溶液中的离子结构。这些调查的灵感来自最近的实验，这些实验直接测量了高浓度电解质随着浓度增加而增加的衰减长度。通过评价离子密度分布、净电荷密度、屏蔽因子和与带电界面的屏蔽相关的衰减长度来探测由界面产生的纳米限制中的离子的行为。结果表明，存在两个不同的制度的筛选行为的浓度从0.1 M到2.5 M的范围广泛的电解质系统通过调整界面分离，表面电荷密度，和离子大小的变化。对于低浓度，筛选因子表现出单调衰减到0，衰减长度随着浓度的增加而急剧减小。对于高浓度（$\gtrsim 1$ M），屏蔽因子具有非单调行为，表明电荷反转和界面附近离子结构层的形成。在这些条件下的衰减长度随着浓度的增加而增加，表现出幂律行为。为了补充模拟结果，变分方法的开发，产生的电荷密度与模拟中观察到的特性一致。结果表明，在空间相关性的强度和筛选行为的变化的上升之间的关系。
2020-09-05 cond-mat.soft physics.chem-ph
Vapour-liquid phase diagram for an ionic fluid in a random porous medium
本文研究了由不带电的硬球粒子构成的无规多孔基质中离子流体的汽液相行为。离子流体被建模为带相反电荷的等尺寸硬球的等摩尔二元混合物，即所谓的受限原始模型（RPM）。考虑到矩阵流体系统作为一个部分淬火模型，我们开发了一个理论方法，结合集体变量的方法与扩展的标度粒子理论（SPT）的硬球流体限制在无序硬球矩阵。该方法使我们能够制定微扰理论使用SPT的热力学描述的参考系。RPM在不同孔隙率的矩阵和不同的矩阵和流体颗粒的尺寸比的相图计算在随机相位近似，也当考虑到离子之间的高阶相关性的影响。这两种近似法都正确地再现了多孔介质对汽液相图的基本影响，即，随着孔隙度的减小，临界点向低流体密度和低温度方向移动，共存区变窄。对于固定的基体孔隙率，随着基体颗粒尺寸的增大，临界温度和临界密度均增大，并趋于体积RPM的临界值。
2016-03-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Gas-liquid critical parameters of asymmetric models of ionic fluids
在基于集体变量方法的统计场论框架内，研究了离子流体原始模型（PM）的尺寸和电荷不对称性对气液临界参数的影响.最近，这种方法使我们能够获得正确的趋势的两个关键参数的等尺寸的电荷不对称PM，而无需假设离子缔合。在本文中，我们专注于一般情况下，其特征在于由两个参数：硬球直径，$λ=σ_{+}/σ_{-}$和电荷，$z=q_{+}/|q_{-}|$，两个离子物种的比率的非对称PM。我们推导出一个明确的表达式的化学势共轭的序参量，其中包括的影响的相关性高达三阶。基于此表达式，我们考虑了三种形式的PM：单价尺寸不对称PM（$λ\neq 1$，$z=1$），等尺寸电荷不对称PM（$λ=1$，$z\neq 1$）和尺寸和电荷不对称PM（$λ\neq 1$，$z=2$）。与模拟结果类似，我们的理论预测，随着尺寸不对称性的增加，临界温度和临界密度降低。关于电荷不对称的影响，我们得到正确的趋势的临界温度与$z$，而在这种近似下得到的临界密度的趋势是不一致的模拟，以及与我们以前的结果发现在高阶近似。我们期望高阶关联的考虑将导致电荷不对称的临界密度的正确趋势。
2009-12-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Interface-templated crystal growth in sodium dodecyl sulfate solutions with NaCl
本研究针对含NaCl的高离子强度SDS溶液，探究其液/气界面的SDS结晶行为，证实晶体由吸附的SDS分子生长而成，发现可通过调控SDS或NaCl浓度控制晶体生长的独特时间尺度。
2023-11-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
In-plane structure of the electric double layer in the primitive model using classical density functional theory
本研究使用经典密度泛函理论预测原始模型中双电层的面内结构，发现其与分子动力学模拟高度一致，并证实先前报道的第一层结构转变并非普遍现象，而是由特定离子力场导致。
2023-11-03 cond-mat.soft
Liquid-vapor transition of systems with mean field universality class
我们已经考虑了一个系统，其中相互作用v（r）= v_IS（r）+ xi^2 v_MF（r）是两个势的线性组合，每个势都具有明确的临界行为：对于v_IS（r），我们已经选择了已知属于Ising 3D（IS）普适类的受限基元模型的势，而对于v_MF（r），我们考虑了Kac极限下的长程相互作用，表现出平均场（MF）行为。我们研究了两种理论方法和计算机模拟的性能在这个特定的系统的临界区域，并给出了一个详细的理论和模拟的临界区域和临界点的位置之间的比较。理论和模拟都证明了对于任何正的xi值，系统都属于MF普适类，并且对于xi=0，它只表现出非经典行为。虽然在这种极限情况下，理论方法是失败的，但我们发现，当xi ^2大于0.05时，理论方法和模拟结果在临界性质上吻合得很好。
2006-09-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Critical behavior of the restricted primitive model
我们研究了库仑作用主导的系统的临界行为。为此，我们使用了具有参考系的集合变量法。本文从离子流体最简单的模型--限制性原始模型（RPM）的哈密顿量出发，得到了由两个集体变量给出的巨配分函数的泛函：分别描述总数密度和电荷密度涨落的集体变量$ρ_{\mathbf{k}}$和$c_{\mathbf{k}}$。通过对变量$c_{\mathbf{k}}$的积分，得到了RPM在气液临界点附近的微观有效哈密顿量。分析了描述临界点附近密度涨落的有效哈密顿量的系数。结果表明，尽管库仑势具有长程性质，但在这种描述水平上出现的有效相互作用具有短程性质。结果表明，在临界点附近，RPM的有效哈密顿量具有类伊辛模型在磁场中的Ginzburg-Landau-Wilson哈密顿量的形式。这证实了RPM在气液临界点附近的临界行为属于三维伊辛模型的普适类。
2003-12-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Density-dependent interactions and structure of charged colloidal dispersions in the weak screening regime
我们确定的电荷稳定的胶体悬浮液的结构，在低离子强度在一个扩展的范围内的颗粒体积分数使用光和小角中子散射实验相结合。在一个单组分模型的胶体悬浮液的结构因子随浓度的变化进行了分析。我们发现，所观察到的结构行为对应于一个非单调的密度依赖的胶体有效电荷和平均粒子间的相互作用能。我们的研究结果证实了类似的观察从原始模型计算机模拟无盐胶体悬浮液。
2008-04-10 cond-mat.soft
Cluster Formation induced by local dielectric saturation in Restricted Primitive Model Electrolytes
本文通过修改受限原始模型引入离子水合壳内的局部介电饱和，模拟发现该机制可诱导离子团簇形成，从而解释表面力仪实验中观察到的异常长程欠屏蔽现象。
2024-06-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stochastic Density Functional Theory on Lane Formation in Electric-Field-Driven Ionic Mixtures: Flow-Kernel-Based Formulation
本研究以电场驱动二元离子混合物为原始模型，构建含乘性噪声的随机密度泛函理论，结合流核描述涨落流，通过渐近分析与二维逆傅里叶变换验证了车道形成的非平衡有序机制，拓展了确定性密度泛函理论。
2024-07-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Wertheim association theory for ion pairing in electrolytes: effect of neutral clusters
本研究采用Wertheim缔合理论，通过抑制离子配对的参考系统及允许中性团簇形成，改进受限原始模型的汽液相变描述，并与蒙特卡洛及欠屏蔽实验结果吻合。
2025-10-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
