Dielectric study on mixtures of ionic liquids
离子液体是能量储存系统中有希望的电解质候选者。我们证明，混合两种离子液体可以精确地调整它们的物理性质，如直流电导率。此外，这些混合物使得能够逐渐修改的脆性参数，这被认为是一个衡量的复杂性的能量景观在过冷液体。该指数的物理起源仍在争论中;因此，混合离子液体可以提供进一步的见解。从化学的角度来看，通过混合调节离子液体是一种简单且经济的方法。在这项研究中，我们进行了详细的调查，宽带介电谱和差示扫描量热法的两个混合系列的离子液体。一个系列将咪唑基离子液体与吡啶基离子液体组合，并且在咪唑基离子液体中组合另外两种不同的阴离子。玻璃化转变温度的分析和测量的介电常数和电导率谱的全面评价表明，在离子液体的混合物中的动态很好地定义了它们的母体化合物的馏分。
2017-03-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The impact of ionic contribution to dielectric permittivity in 11CB liquid crystal and its colloids with BaTiO3 nanoparticles
该报告显示了11 CB和BaTiO 3基纳米胶体的体样品中静态（介电常数）和低频（LF）域中介电常数实部的温度行为。该研究涵盖了各向同性液体（I），向列型（N），Smectoc A（SmA）和固体晶体（Cr）相。对于每个阶段，pretransitional波动，显着缓和的纳米粒子的主导地位。作者分别考虑了介电常数（Eps（T））在静态域和低频（LF）域中的演化，前者主要由永久偶极矩及其排列产生响应，而后者仅与离子相关的极化机制有关。这些都为I-N、N-SmA和SmA-Cr相变提供了新的实验证据，重点是相变前效应的强度和程度、临界指数和相变不连续性。SmA-N相变附近的相变前效应的强有力证据是值得注意的，特别是关于DeltaEps '（f，T）。研究补充了直流电导率-参数也与LF域。最后，对常用于讨论LC化合物及其纳米粒子介电谱的关系式Eps '（f，T）= Af^（-3/2）+Eps（其中f为频率，A为常数）在LF域的有效性进行了检验。
2022-07-26 cond-mat.soft physics.chem-ph
Ionic activity in concentrated electrolytes: solvent structure effect revisited
我们重新审视的作用，当地的溶剂结构的电解质的活度系数与一般的非本地介电函数的方法。我们把浓缩的电解质作为介电介质，并建议一个内插公式的介电响应。根据分子动力学模拟和实验数据对纯水极限进行了标定。解决我们的模型周围的中心离子，我们发现强大的过屏蔽和振荡的潜力，这是不存在的标准的“原始模型”的预测。我们得到数学上易于处理的封闭形式的活度系数的表达式，并显示出合理的协议与实验数据。
2019-05-28 cond-mat.soft physics.chem-ph
Attraction between Neutral Dielectrics Mediated by Multivalent Ions in an Asymmetric Ionic Fluid
我们研究了两个中性平面平行的电介质体在一个高度不对称的离子流体的存在下，含有多价以及单价（盐）离子之间的相互作用。图像电荷相互作用，由于在边界处的介电不连续性，以及从离子限制在表面之间的狭缝区域的影响被充分考虑，导致图像产生的耗尽吸引力，离子相关吸引力和空间的排斥相互作用。我们研究这些影响，采用的方法，包括显式离子和隐式离子的蒙特卡罗模拟，以及一个有效的相互作用势分析理论的组合。后者采用强离子图像电荷相关性，这在混合物中的高价离子的存在下发展。我们表明，隐式离子模拟和建议的分析理论可以描述显式的模拟结果在定性水平上，而良好的定量协议，可以得到足够大的单价盐浓度。中性表面之间的相互作用所产生的吸引力是显着的，与通常的范德华相互作用之间的半无限大，因此可以发挥重要的作用，在纳米尺度。
2012-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Electrode Polarization Effects in Broadband Dielectric Spectroscopy
在目前的工作中，我们提供了宽带介电谱显示强电极极化效应的各种材料，属于非常不同的材料类。这包括离子和电子导体，例如，盐溶液、离子液体、人血和介电常数材料。这些数据的目的是提供一个广泛的数据库，使电极极化的现象学和微观模型的有效性的关键测试。在目前的工作中，使用一个简单的现象学等效电路的描述，涉及一个分布式的并联RC电路元件的弱导电区域靠近电极的建模的结果进行了分析。实验数据的拟合结果表明，该方法具有较好的普适性。在研究的离子导电材料中，我们发现由于电极极化导致的第二分散区域的普遍外观，这仅在测量到足够低的频率时才显示出来。这表明在具有阻挡电极的离子导体中存在第二电荷传输过程。
2011-06-07 cond-mat.soft physics.chem-ph
Ionic Capillary Evaporation in Weakly Charged Nanopores
使用变分场论，我们表明，限制在中性圆柱形纳米孔穿越低介电膜的电解质表现出一阶离子液体-蒸汽伪相变从离子渗透“液体”相到离子排斥“蒸汽”相，由纳米孔改性的离子相关性和介电斥力控制。对于带弱电荷的纳米孔，这种伪过渡存活下来，并可能揭示实验中观察到的纳米孔电导率快速切换背后的机制。
2010-10-10 cond-mat.soft
Dielectric modulation of ion transport near interfaces
已知纳米器件中的离子迁移率和离子电导偏离本体行为，这是通常归因于表面效应的现象。我们表明，电解质和表面之间的介电失配可以定性地改变离子输运在一个违反直觉的方式。而不是以下的极化诱导的调制的浓度分布，流动性增强或减少的界面附近的离子气氛中的变化和平行于表面的极化力的影响。除了揭示这一机制，我们探讨了盐浓度和静电耦合的影响。
2018-09-14 cond-mat.soft
Ion size effects at ionic exclusion from dielectric interfaces and slit nanopores
先前开发的场论模型[R. D. Coalson等人，J.Chem.Phys.102，4584（1995）]，其在相同的基础上处理核碰撞和库仑相互作用，以理解离子尺寸对中性和带电粒子在平面界面处的分配的影响以及狭缝纳米孔的离子选择性。我们引入了一个变分方案，可以超越平均场（MF）制度，并以一致的方式耦合孔改性的核心相互作用，空间位阻效应，静电溶剂化和图像电荷力，和表面电荷诱导的静电势。我们表明，在稀释的限制，MF和变分理论符合MC模拟结果，在最近的RPA方法相比。研究了带电汤川粒子在中性介质界面（如空气-水或蛋白质-水界面）的分配。它示出，作为一个结果的核心碰撞之间的竞争，推动离子的表面，排斥溶剂化和图像的力量，排除他们从接口，浓度峰值的有限大小的离子集在接近的电介质界面。我们还表征了中性狭缝纳米孔的离子选择性的离子尺寸所发挥的作用。我们发现，复杂的相互作用之间的静电力，排除体积效应引起的核心碰撞和空间效应导致一个意想不到的逆转，在不同孔径的孔的离子选择性：而大孔表现出更高的电导率为大离子，窄孔排除大离子比小的更有效。
2011-06-02 cond-mat.soft
Describing screening in dense ionic fluids with a charge-frustrated Ising model
稠密离子流体中的电荷关联产生了经典的Debye-Huckel理论所不能预测的新效应，如长程屏蔽和胶体稳定。我们表明，库仑或电荷受挫的伊辛模型，它占远程库仑和短程分子相互作用，简单地描述了这些离子的相关性。特别是，我们得到在平均场水平和模拟中，非单调的屏蔽长度对温度的依赖。使用模拟和平均场论的组合，我们研究了如何在各种制度的相关性的影响的强度的短程相互作用。
2018-10-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Ionic effects on the electric field needed to orient dielectric lamellae
我们考虑移动离子的影响所需的重新定向两个不同的材料放置在两个平面电极之间的层状系统的外加电位。从表面相互作用有利于的平行于电极的配置到电场有利于的垂直于电极的取向发生重取向。该系统由具有不同介电常数的交替的A和B层组成。假设移动离子在B层中不溶，因此被限制在A层中。我们发现，离子减少所需的电压最强烈时，他们受到约束，使每个A片层是电中性的。在这种情况下，电荷的宏观分离及其伴随的自由能的降低仅在垂直方向上实现。当离子在不同的A层之间自由移动时，使得仅全局需要电荷中性，它们的影响较小，并且取决于两种材料的优选表面相互作用。在某些条件下，离子的加入实际上可以稳定平行构型。我们的预测是有关最近的实验进行的层状相的二嵌段共聚物膜与离子选择性杂质。
2010-04-28 cond-mat.soft
Modulation of ionic conduction using polarizable surfaces
本文探索不同极化模型，发现导体限制下的电解质电流和电导率高于电介质，极化电荷位置影响电解质结构与传输，并提出利用导体-电介质可切换材料诱导忆阻器迟滞回线的机制。
2023-10-11 cond-mat.soft
Importance of reorientational dynamics for the charge transport in ionic liquids
大多数离子液体含有至少一种表现出偶极矩的相当复杂的离子物质。在目前的工作中，我们提供了一个彻底的评估宽带介电谱的12个离子液体考虑到这些离子的经常被忽视的再取向动力学。我们确认，这种动态导致一个明确的弛豫签名的光谱，一个事实，到目前为止，只被认为是在以前的几个作品。所获得的再取向弛豫时间与早期的非弹性光散射和高频介电调查是一致的。评价我们的介电谱的重取向运动揭示了一个紧密耦合的离子旋转动力学的离子电荷运输在一个广泛的温度范围内从低粘度液体以上的室温深入到高粘度过冷状态接近Tg。这种耦合似乎并不介导的粘度，但可能是更直接的性质，指向一个旋转门机制，也被认为是塑料晶体离子导体。我们的研究结果表明，偶极离子的重取向运动起着重要的作用，迄今为止被广泛忽视的离子液体中的离子电荷传输。
2018-08-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Modified Poisson-Boltzmann equations and macroscopic forces in inhomogeneous ionic fluids
我们提出了一个基于热力学微扰理论的场论方法，并在其中推导出一个大的非均匀离子流体的热力学势作为任意参考流体系统的静电势的函数。我们得到一个修改的Poisson-Boltzmann方程作为Euler-Lagrange方程的功能。应用Noether定理这个功能，我们推导出一个一般的平均场的应力张量与相应的修改后的Poisson-Boltzmann方程一致的表达式。我们推导出一个一般表达式的宏观力作用在介电或导电体浸没在离子流体。特别是，我们推导出一个一般的平均场表达式的分离压力的离子流体在一个狭缝孔隙。我们应用开发的形式主义来描述三个离子流体模型的实际重要性：非极化模型（包括著名的泊松-玻尔兹曼和泊松-费米方程），极化模型（离子携带非零永久偶极子或静态极化率），和模型的离子-偶极子混合物（包括著名的泊松-玻尔兹曼-朗之万方程）。对于这些模型，我们得到修改的Poisson-Boltzmann方程和相应的应力张量，这可能是有价值的不同的应用，其中有必要估计的宏观力作用在电介质或导电体（电极，胶体，膜，{ \it等}）。以及局部静电势（场）和离子浓度。
2022-03-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mesoscale Organization and Dynamics in Binary Ionic Liquid Mixtures
通过宽带介电谱、动态力学谱、X射线散射和分子动力学模拟研究了介观结构对二元离子液体混合物动力学和离子输运的影响。发现混合物形成具有明显偏离净组分的加权贡献的宏观性质的不同液体。例如，它示出了在离子液体中的介观形态可以通过混合来调节，以相对于纯离子液体组分提高所得液体的静态介电常数高达100 $\%$。这种增强归因于与这些系统中的介观聚集体形态的变化相关联的界面动力学的复杂作用。这些结果表明通过控制疏溶剂聚集来设计离子液体的物理化学性质的潜力
2019-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Alteration of gas phase ion polarizabilities upon hydration in high dielectric liquids
我们研究了在极性溶剂和离子液体中溶剂化对气相离子极化率的影响。为了这个目的，我们开发了一个经典的静电理论的带电液体组成的溶剂分子建模为有限大小的偶极子，并嵌入可极化的离子组成的德鲁德振荡器。在定性协议与从头计算的极性溶剂和离子液体，在这两种类型的介电液体中的可极化离子的水合能有利于其电子云的膨胀。即，在气相中不携带偶极矩的离子在液体环境中获得偶极矩，但是其电子云也达到增强的刚性。我们发现，整体效果是增加了水化后的气相极化。在离子液体的特定情况下，它示出，这种水合过程是由集体溶剂化机制驱动的，其中由其与周围离子的相互作用引起的可极化离子的偶极矩自洽地添加到液体的极化，从而放大介质的介电常数在很大程度上。我们提出这种自洽的水合作用的基本机制背后的高介电常数的离子液体组成的小电荷可以忽略不计的气相偶极矩。水合作用是一种相关效应，新出现的图像表明，静电相关性不能被忽略的极化液体。
2013-04-23 cond-mat.soft
The removal of the polarization errors in low frequency dielectric spectroscopy
电极极化误差是测量电解质或电解质中的颗粒悬浮液（包括细胞）的低频介电特性时的最大问题。我们提出了一个简单而强大的方法来消除极化误差，我们证明了弱和强离子电解质以及细胞悬浮液的工作。该方法假设电极极化阻抗没有特殊的行为，它利用的事实，即效果消失的频率。该方法允许直接测量的极化阻抗，其行为与所施加的电压，电极距离和离子浓度进行了研究。
2008-05-12 cond-mat.soft
Electrolytes between dielectric charged surfaces: Simulations and theory
我们提出了一种模拟方法来研究电解质溶液中的电介质板的几何形状，使用修改后的3D埃瓦尔德求和。该方法是快速和易于实现，使我们能够快速恢复一个无限系列的图像电荷。在弱耦合极限下，我们还发展了一个平均场论，它使我们能够预测电介质带电板之间的离子分布。这两种方法之间的协议，理论和模拟，是非常好的，验证这两种方法。在强静电耦合极限的离子密度分布的例子。最后，我们探讨了中性表面之间的电荷不对称电解质的限制。
2015-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Kinetic dielectric decrement revisited: phenomenology of finite ion concentrations
借助于最近发展起来的非平衡方法，我们研究了离子强度对Hubbard-Onsager介电衰减的影响。我们计算的离子在氯化钠溶液中的运动所造成的水分子的去极化从稀制度（0.035 M）接近饱和浓度（4.24 M），并发现动力学减量显示出强烈的非单调行为，在现有的模型的预测相反。我们介绍了一个唯象的修改的Hubbard-Onsager连续介质理论，考虑到屏蔽由于在平均场水平的离子云，并且，能够描述的动力学衰减在高浓度，包括存在一个明显的最小值。
2014-07-16 cond-mat.soft
Impact of water on the charge transport of a glass-forming ionic liquid
利用介电谱和差示扫描量热法，我们已经进行了详细的调查水吸收的影响，在典型的离子液体1-丁基-3-甲基-咪唑氯化物的平移和重取向的玻璃态动力学。从测量的介电常数和电导率谱的仔细分析，我们发现一个显着的加速阳离子重新取向和显着增加的离子电导率较高的水含量。后一种效应主要是由于水含量对玻璃化温度的强烈影响而产生的，对于干燥良好的材料，发现其大于文献中报道的该系统的任何值。的脆弱性，表征的非Arrhenius玻璃态动力学的离子子系统，也随着不同的水含量的变化。从结构动力学的离子运动的解耦被认为是解释的结果。
2016-04-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Concentration Fluctuations and Capacitive Response in Dense Ionic Solutions
本文采用分子动力学模拟在恒电位系综下研究了溶液组成对双电层电容器电化学响应的影响。我们发现，电容首先随着离子浓度的增加，其预期的理想溶液的行为，但减少接近纯离子液体与最近的实验观察。作为离子浓度的函数的电容的非单调行为的结果之间的竞争的独立运动的溶剂化的离子在稀制度和溶剂化的波动在集中的制度。通过对电容的模拟，我们发现远离电极的电荷密度相关的特征衰减长度也是非单调的。相关长度首先随着离子浓度减小，作为更好的静电屏蔽的结果，但随着离子浓度增加，作为增强的空间相互作用的结果。当由相关离子-溶剂波动引起的电荷波动相对于由纯离子液体引起的电荷波动较大时，预期这种电容行为是通用的。
2016-06-06 cond-mat.soft physics.chem-ph
Relaxation dynamics and ionic conductivity in a fragile plastic crystal
我们报告了一个彻底的表征的介电弛豫行为和离子电导率的塑料晶体混合物的60%丁二腈和40%戊二腈。塑性相可以很容易地过冷和弛豫行为进行了研究，通过宽带介电谱在液体，塑性结晶，和玻璃晶体相。在光谱中发现的非常明显的α-松弛的特征在于详细。从α-弛豫时间的温度依赖性，确定脆性参数为62，使该材料成为最脆弱的塑料结晶玻璃形成者之一。一个很明显的第二和微弱的迹象，第三次放松过程中发现，后者最有可能是Johari-Goldstein型。此外，相对较强的电导率的贡献被检测到的光谱表现出典型的离子电荷传输的功能。
2010-06-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Thermomechanical Approach to Calculating Mechanical Stresses in Inhomogeneous Fluids and Its Applications to Ionic Fluids
本文提出基于热力学势不变性计算非均匀流体应力张量的热力学方法，并将其应用于离子流体及矢量序参量流体模型，验证了其稳健性并取得新结果。
2024-12-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fluctuation Theory of Ionic Solvation Potentials
这项工作提出了一个严格的统计力学理论的溶剂化自由能，特别是用于描述的长程性质的离子在电解质溶液中。该理论避免了场论的共同问题，通过将过量化学势直接写为溶剂1粒子密度函数空间中的最大熵变分问题。该理论的发展提供了一个简单的物理图片的溶液的空间介电函数，离子屏蔽和化学势之间的关系。其关键思想是将分子Ornstein-Zernike理论的直接关联函数看作溶剂纵向和横向静电偶极弛豫的格林函数。分子模拟数据被用来计算这些直接的关联函数，并表明，最重要的溶剂化效应，可以捕捉到只有一个屏蔽随机相位近似。使用该近似预测玻恩溶剂化自由能和德拜-休克尔定律与平均球近似结果密切一致。这些极限情况建立了理论的简单性和普遍性，并作为取代局部介电和泊松-玻尔兹曼近似的指导。
2017-12-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Correcting the polarization effect in low frequency Dielectric Spectroscopy
我们展示了一个简单而强大的方法来测量和分析电极和离子溶液之间的界面处出现的极化阻抗，在频率范围从1到$10^6$ Hz。该方法没有假设电极极化阻抗的特殊行为，它只利用极化效应随频率而消失的事实。该方法允许直接和无偏置的测量的极化阻抗，其行为与所施加的电压和离子浓度进行了系统的研究。此外，基于以前的研究结果，我们提出了一个协议，用于校正的极化效应在低频介电谱测量的胶体。这可能导致悬浮液中活细胞的$α$分散状态的定量解析。
2008-12-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Self-Consistent Description of Vapor-Liquid Interface in Ionic Fluids
离子关联的不均匀性广泛存在于许多物理化学、软物质和生物体系中。在这里，我们应用改进的高斯重整化涨落理论来研究离子流体汽液界面的经典例子。的离子相关性被分解成一个短期的贡献与当地的静电环境和长期的贡献占空间变化的离子强度和介电常数。对于对称盐，我们的理论预测的共存曲线和界面张力与文献报道的模拟数据定量一致。此外，我们提供了第一个不对称盐的界面结构的理论预测，突出了捕获局部电荷分离的重要性。
2022-10-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Criticality in confined ionic fluids
本文提出了一种二维受限电解质理论。通过$1/r$电势相互作用的正离子和负离子被限制在分离具有介电常数$ε_1$和$ε_2$的两种溶剂的界面上移动。结果表明，德拜-休克尔类型的理论预测，这种2d库仑流体应该经历相分离，变成共存的液相（高密度）和气相（低密度）。然而，我们认为，交替的正离子和负离子的聚合物样链的形成可以防止这种相变发生。
2001-03-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Polarization effects on the dielectric properties of molten AgI
采用两种离子模型对熔融碘化银在923 K下的静态纵向介电和响应函数进行了分子动力学模拟。第一个是刚性离子模型，而在第二个中，阴离子的诱导偶极矩被添加到第一个的有效对电位。从理论上推导出可极化离子模型的介电函数由电荷和偶极矩密度的空间相关性决定。还研究了长波长下的电荷结构因子。
2007-09-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Electric field based Poisson-Boltzmann: Treating mobile charge as polarization
电解质溶液中的可移动电荷原则上可以表示为离子极化的发散。在加入显式溶剂极化后，有限体积的电解质可以被处理为复合非均匀介电体。将静电相互作用写成对电场能量密度的积分，我们表明，在这个公式中的Poisson-Boltzmann泛函是凸的，并且可以用于通过由Ericksen开发的电介质连续体的变分程序来导出电势和离子浓度的平衡方程（Arch. Rational Mech. Anal. 2007，183，299-313）。麦克斯韦场方程组的强制执行通过扩展的一组变分参数的矢量势表示的电介质位移，这是完全横向的电介质系统中没有嵌入的外部电荷。该表示中的电场能量密度是矢量势以及离子和溶剂极化之和的函数，使得相互屏蔽明确。
2020-12-05 cond-mat.soft
Dichotomous behaviors of stress and dielectric relaxations in dense suspensions of swollen thermoreversible hydrogel microparticles
假设：虽然复杂流体中的微观结构的大剪切流的机械破坏已被广泛研究，施加的应变对大分子聚集体的介电性质的影响受到的关注少得多。同时流变学和介电实验可以用来研究跨越几十年的时空尺度上剪切胶体悬浮液的动力学。实验：利用精密的阻抗分析仪，我们研究了强剪切水悬浮液的热可逆水凝胶聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）颗粒在不同温度下的介电行为。我们还进行应力松弛实验，以揭示这些悬浮液的体积力学模量的大变形的影响。调查结果：所有的剪切PNIPAM悬浮液的复介电常数的实部表现出不同的弛豫过程中的低频和高频制度。在低于较低的共溶温度（LCST）的温度下，高密度PNIPAM悬浮液的结晶性的实部和虚部都随着施加的振荡应变振幅的增加而减小。同时，我们注意到一个反直觉的介电弛豫动力学放缓。相反，我们的流变介电的研究结果，我们的体流变学实验，在相同的条件下进行，揭示剪切变稀动态应变振幅增加。我们提出了剪切诱导破裂的脆弱集群的膨胀PNIPAM颗粒来解释我们的观察。保留字：流变电介质;温敏水凝胶;节段性运动;对立两极化;界面极化;稠密悬浮液;流变学;剪切稀化
2022-06-24 cond-mat.soft
Influence of BaTiO_3 nanoparticles on the anisotropy of the dielectric properties of nematic liquid crystal 5CB
Institute of Physics of the National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院物理研究所）；Frantsevich Institute of Materials Science, the National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院弗兰采维奇材料科学研究所）
本研究探究BaTiO₃纳米粒子对5CB液晶悬浮液介电性能的影响，发现其浓度会非单调改变中间相-各向同性相转变温度，高浓度粒子通过空间电荷积累调控离子传输与介电机制。
2026-10-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Molecular Mean-Field Theory of Ionic Solutions: a Poisson-Nernst-Planck-Bikerman Model
我们已经开发了一种分子平均场论理论--四阶Poisson-Nernst-Planck-Bikerman理论--用于模拟生物离子通道中的离子和水流动，通过处理具有间隙空隙、水的极化以及离子-离子和离子-水相关性的任何体积和形状的离子和水分子。该理论还可用于研究电池、燃料电池、纳米孔、多孔介质（包括水泥、地热盐水、海洋系统）中电解质溶液的热力学和电动力学性质，该理论可以计算来自蛋白质中所有原子以及通道孔中所有离子和水分子的电能和空间能，同时将电解质溶液保持在额外的-以及作为具有模拟实验数据的复杂性质的连续介质的细胞内浴。该理论已被实验和来自蛋白质数据库的短杆菌肽A通道、L型钙通道、钾通道和钠/钙交换器的具有真实结构的分子动力学数据所证实。用电解质水溶液中双电层微分电容和离子活度的实验或Monte Carlo数据也验证了这一结论。我们给出了一个深入的文献回顾的理论，即，费米分布的水和离子作为经典粒子的排除体积和动态相关性，依赖于盐的浓度，成分，温度，压力，远场边界条件等，在一个复杂的和复杂的方式在广泛的实验报告。的动态相关性是自洽的输出函数从一个四阶微分算子，描述离子-离子和离子-水的相关性，离子溶液的介电响应（介电常数），和水分子的极化与一个单一的相关长度参数。
2020-04-20 cond-mat.soft
Dielectric relaxation of DNA aqueous solutions
我们报告的复杂介电响应的Na-DNA水溶液的低频介电谱（40 Hz - 110 MHz）的详细表征。结果表明，在0.5kHz <ν_LF<70 kHz和0.1MHz <ν_HF<15 MHz处存在强度分别为20<Δε_LF<100和5<Δε_HF<20的两个宽弛豫模式。LF过程的特征长度尺度为50<L_LF<750 nm，与DNA浓度成比例为c_DNA^{-0.29 \pm 0.04}，并且在低添加盐状态下与离子强度无关。相反，LF过程的测量长度尺度不随DNA浓度而变化，而是取决于在高添加盐状态下添加盐的离子强度，如I_s^{-1}。另一方面，HF过程的特征长度尺度3<L_HF<50 nm，随DNA浓度的变化而变化，对于中等浓度和大浓度的DNA，c_DNA为~（-0.5）。在低DNA浓度和低添加盐限制下，HF过程的特征长度标度为c_DNA^{-0.33}。我们把这些结果的角度来看，在低盐条件下的DNA的双链形式的完整性，以及关于不同类型的抗衡离子在不同制度的介电色散的作用。我们认为，游离的DNA抗衡离子主要活跃在HF松弛，而凝聚的抗衡离子只在LF松弛中发挥作用。我们还建议在整个制度的DNA和盐浓度的所有这些长度尺度的理论解释，并讨论其后果和局限性。
2006-12-12 cond-mat.soft
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
Rotational dynamics, ionic conductivity, and glass formation in a ZnCl2-based deep eutectic solvent
本文利用介电谱研究乙二醇与ZnCl2混合物的玻璃化转变与重取向动力学，发现玻璃态冻结主导离子电导率的温度依赖性，并揭示不同低共熔溶剂中旋转与平移运动的解耦现象。
2023-11-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
