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。
2023-09-14 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.comp-ph
Recent Progress in Molecular Simulation of Aqueous Electrolytes: Force Fields, Chemical Potentials and Solubility
虽然电解质水溶液是最重要的解决方案之一，分子模拟的化学势，溶解度和活度系数的相互交织的性质一直是一个具有挑战性的问题，并吸引了相当大的最近的兴趣。在这篇观点综述中，我们重点讨论了环境条件下氯化钠水溶液的最简单情况，并讨论了阻碍进展的两个主要因素。首先是缺乏共识的适当方法力场（FF）的发展。我们研究如何最常用的FF已经开发，并强调区分“训练集属性”用于适应FF参数，和“测试集属性”，这是纯粹的预测额外的属性的重要性。第二个是溶解度结果之间的分歧，即使使用相同的FF和热力学条件。溶解度计算已接近使用热力学为基础的方法和直接分子动力学为基础的方法实现共存的溶液和固相。虽然收敛最近已经实现了基于前一种方法的结果之间，有尚未与基于后一种方法的模拟结果的一般协议。本文还提出了一种直接计算亨利-定律理想模型中电解质标准化学势的新方法。最后，我们提出建议，计算溶解度，化学势和活度系数，并概述了未来的进展的潜在途径。
2016-03-08 cond-mat.soft physics.chem-ph
Dielectric permittivity of aqueous solutions of electrolytes probed by THz time-domain and FTIR spectroscopy
尽管近二十年来在文献中发表了大量的论文，但液态水的基本模型仍然存在争议。我们已经测量了纯水和氯化物水溶液的介电常数在0.2至1.5太赫兹的范围内，我们已经发现，整体的介电行为可以令人满意地描述与两个单一的时间常数德拜函数的加权平均。这两种组分的重量已通过红外光谱分析获得，并与具有不同长程组织的两种水分子群体有关。由此产生的功能允许拟合的实验数据为纯水和溶液的氯化锂，氯化钾，氯化钠，氯化铯和预测的过量响应的高频率侧的松弛没有特设的校正项。这些发现表明，在常温常压下，液态水中存在两种流体。
2019-10-14 cond-mat.soft physics.chem-ph
Understanding the Anomalous Diffusion of Water in Aqueous Electrolytes Using Machine Learned Potentials
本文利用基于密度泛函理论训练的机器学习原子势函数进行分子动力学模拟，成功重现了水溶液电解质中水的反常扩散现象，并揭示了CsI和NaCl溶液中离子对水扩散率产生不同影响的微观机制。
2023-07-28 cond-mat.soft physics.chem-ph
Huge Seebeck coefficients in non-aqueous electrolytes
在T=30 ℃至T=45 ℃的温度范围内测量非水电解质硝酸四丁基铵、溴化四辛基鏻和硝酸四十二烷基铵在1-辛醇、1-十二烷醇和乙二醇中的Seeebeck系数。对于无机离子的水溶液，塞贝克系数通常为几百微伏/开尔文的量级。在这里，我们报告了在1-十二烷醇中的四丁基硝酸铵在0.1M浓度下的7 mV/K的巨大值。这些惊人的结果打开了一个问题，意想不到的大kosmotrope或“结构制造”的影响，四烷基铵离子的醇的结构。
2011-02-11 cond-mat.soft
Charge neutrality breakdown in confined aqueous electrolytes: theory and simulation
我们研究，使用密度泛函理论和蒙特卡罗模拟，带电荷的无限平面表面之间的电解质水溶液，在与散装盐水库接触。与最近的实验观测结果一致[Z. Luo等人，6，6358（2015）]，我们发现受限电解质缺乏局部电荷中性。我们表明，一个密度泛函理论（DFT）的基础上的散装HNC膨胀适当占强静电相关性，并允许我们准确地计算带电表面之间的离子密度分布，即使是含有三价抗衡离子的电解质。DFT使我们能够探索局部电荷中性违反的程度，作为板分离和散装电解质浓度的函数，并准确地计算带电表面之间的相互作用力。
2016-09-02 cond-mat.soft
Dielectric properties of aqueous electrolytes at the nanoscale
本文提出非局域非线性场论，从理论上推导盐浓度对电解质介电响应的影响，并通过分子动力学模拟验证：盐浓度升高降低介电常数并产生德拜屏蔽，但水结构基本不变。
2025-04-24 cond-mat.soft
Ion-Specific Anomalous Water Diffusion in Aqueous Electrolytes: A Machine-Learned Many-Body Force Field Study with MACE
Department of Physical and Chemical Sciences, University of L’Aquila（拉奎拉大学物理与化学科学系）
研究通过机器学习多体力场模拟揭示了水在电解质溶液中的离子特异性异常扩散现象，改进了NaCl溶液的模拟结果，揭示了离子水合壳层对水扩散的影响机制。
2026-06-24 cond-mat.soft physics.chem-ph
Theory of Cation Solvation and Ionic Association in Non-Aqueous Solvent Mixtures
传统的锂离子电池和许多下一代技术依赖于具有多种溶剂的有机电解质来实现所需的物理化学和界面特性。这些性质之间复杂的相互作用通常可以通过阳离子的配位环境来阐明。我们开发了一个理论的配位壳的阳离子在非水溶剂的混合物，可以应用高保真度，超浓缩电解质。我们的理论可以自然地解释模拟和实验值的阳离子溶剂化在“经典”的非水电解质。此外，我们利用我们的理论来理解新兴类别的非水电解质混合物，如高熵电解质的一般设计原则。人们希望，这一理论提供了一个系统的框架，以了解工程师的溶剂化结构和浓缩的非水电解质的离子协会的模拟和实验。
2023-03-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Molecular Dynamics simulations of concentrated aqueous electrolyte solutions
使用经典的分子动力学模拟的算法和参数的模拟描述复杂的电动力学现象的浓缩电解质的传输特性进行了分析。电解质含有单价（KCl），二价（MgCl $_2$），混合物（KCl + MgCl $_2$），和三价（LaCl $_3$）阳离子的电解质的电导率和传输数已获得从电解质在不同大小的电场的模拟。不同的模拟参数所获得的结果进行了讨论，并与我们自己的实验测量和从文献中进行比较。在不同情况下的离子电流诱导的水分子的电渗流已计算和解释的帮助下提取的模拟的水合性能。
2010-05-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.bio-ph
Theoretical study of phase behaviour of DLVO model for lysozyme and $γ$-crystalline aqueous electrolyte solutions
应用平均球近似（MSA）、二级Barker-Henderson（BH）微扰理论和缔合流体热力学微扰理论（TPT），结合BH微扰理论，研究了溶菌酶和$γ$ -结晶电解质水溶液的Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek（DLVO）模型的结构性质和相行为。MSA的结构因素的预测与相应的计算机模拟预测吻合良好。液-气相图的理论结果与实验和计算机模拟的相应结果之间的一致性不太令人满意，BH-TPT组合方法的预测是最准确的。
2015-04-06 cond-mat.soft
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
Poisson-Fermi Modeling of Ion Activities in Aqueous Single and Mixed Electrolyte Solutions at Variable Temperature
数以万计的经验参数的组合爆炸对扩展的Debye-Hückel模型计算化学中最重要的盐的水溶液混合物的活度系数提出了巨大的挑战。参数的爆炸起源于德拜-休克尔理论的唯象扩展，该理论没有考虑离子和水的空间效应和相关效应。相比之下，近年来发展起来的泊松-费米理论将离子和水分子视为具有间隙空隙的任何尺寸的非均匀硬球，并包括离子-水和离子-离子相关性。我们提出了一个Poisson-Fermi模型和数值计算方法，用于计算在大范围的盐浓度和温度下具有任意数量的离子物种的电解质溶液的单个或平均活度系数。对于每一条活度-浓度曲线，我们证明了泊松-费米模型最多只需要三个不变的参数就能很好地拟合相应的实验数据。这三个参数是与玻恩半径的溶剂化能量的离子在电解质溶液中，盐浓度的变化在一个高度非线性的方式。
2017-12-23 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.comp-ph
Steric effect of water molecule clusters on electrostatic interaction and electroosmotic transport in aqueous electrolytes: a mean-field approach
我们从理论上研究了水分子团簇的尺寸效应，不仅对水溶液中两个带电表面之间的静电相互作用，而且对纳米流体通道中的电渗传输。应用自由能为基础的平均场的方法占不同大小的离子和水分子团簇，我们推导出一组耦合方程来计算带电表面之间的静电和电渗性能。我们验证了水簇的尺寸越小，纳米流体通道中的电渗传输越强。此外，我们发现，水簇的大小的增加会导致相似或相反电荷的平面表面之间的静电相互作用强度降低。
2022-02-09 cond-mat.soft
Surface Tension of Aqueous Electrolyte Solutions. A Thermomechanical Approach
本研究基于Wang变分场论框架下推导的应力张量，采用热力学力学方法得到电解质水溶液表面张力的线性近似解析表达式，仅用一个拟合参数即可拟合宽浓度范围下溶液-空气、溶液-十二烷界面的多种实验数据。
2024-04-17 cond-mat.soft
Nonlinear conductivity of aqueous electrolytes: beyond the first Wien effect
本文通过分子动力学模拟和随机密度场理论，揭示了中等浓度水相电解质中电场诱导的水分子取向排列会抑制第一维恩效应，并阐明了各向异性介电响应及其对离子电导率修正的机制。
2024-11-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Unified microscopic theory of equilibrium thermodynamics and ion association in aqueous and non-aqueous electrolytes with explicit hard-core size
Bilkent University（比尔肯特大学）
本文提出一种统一理论，用于描述平衡热力学与电解质中离子结合，通过功能积分形式框架，结合离子电荷和硬核相互作用，实现对离子配对分布和渗透系数的高精度预测。
2025-10-08 cond-mat.soft
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
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。
2017-01-25 cond-mat.soft physics.chem-ph
Assembling PNIPAM-Capped Gold Nanoparticles in Aqueous Solutions
该研究利用 SAXS 考察 PNIPAM 接枝 AuNP 的组装条件，发现需在升温超过 LCST 的同时加入电解质或聚电解质，且链长会改善团簇有序性。
2023-12-07 cond-mat.soft physics.chem-ph
Absence of anomalous underscreening in highly concentrated aqueous electrolytes confined between smooth silica surfaces
最近的实验和随后的一系列理论研究表明，在高浓度电解质溶液中普遍欠屏蔽的发生。我们使用各种碱金属的氯化物盐以及混合的浓缩盐溶液（涉及一价和二价阳离子和阴离子）对浓度范围为1 mM至5 M的盐水溶液进行了一组系统的原子力光谱测量，所述混合的浓缩盐溶液模拟地质构造中通常遇到的浓缩盐水。实验使用平坦的基底和亚微米尺寸的胶体探针进行，该探针由光滑的氧化硅制成，浸入pH值为6和9的盐溶液中，温度为25 ° C和45 ° C。虽然观察到最小尖端-样品分离的强排斥力，但所探索的条件均未显示出宏观云母表面所报告的异常长程静电力的任何迹象。相反，力普遍占主导地位的有吸引力的范德华相互作用在尖端样品分离$\approx$ 2 nm及以上的盐浓度为1 M和更高。基于经典密度泛函理论的原始模型的补充计算支持这些实验观察，并显示出一致的屏蔽长度随着离子浓度的增加而减少。
2022-01-24 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
Atomistic simulations of electrolyte solutions and hydrogels with explicit solvent models
分子模拟中最具挑战性的两项任务是捕获具有长程相互作用的系统（例如电解质溶液）以及包含大分子（如水凝胶）的系统的特性。为了开发和优化分子力场和模型，必须评估大量的模拟运行，以获得目标特性相对于模型参数的灵敏度。本工作讨论了力场发展电解质的热力学性质，其水溶液。此外，模拟水凝胶在电解质存在下的体积转变。结果表明，这些复杂系统的性质可以捕获的分子模拟。
2011-07-25 cond-mat.soft physics.chem-ph
Anomalously Large Screening Lengths in Highly Concentrated Electrolytes: A Matter of Experimental Conditions
Technical University of Darmstadt（达姆施塔特工业大学）；Tohoku University（东北大学）
研究通过调整实验条件，首次用胶体探针原子力显微镜观测到高浓度电解质中的异常欠屏蔽现象，揭示了实验条件对屏蔽长度的影响。
2026-09-09 cond-mat.soft
Mapping electrostatic potential in electrolyte solution
本研究利用相对论电子束的液体电子散射实验，实现了埃尺度下电解质溶液静电势分布的测量，明确了德拜屏蔽长度的浓度依赖规律，为离子效应相关争论提供了关键依据，并为研究特殊离子效应的静电起源提供了新途径。
2024-02-01 cond-mat.soft physics.chem-ph
Effect of electrolyte on the microstructure and yielding of aqueous dispersions of colloidal clay
钠蒙脱石是一种天然粘土矿物，在自然界中含量丰富。这种矿物的带电和各向异性的血小板的水分散体表现出非遍历动力学逮捕状态，从软玻璃相为主的粒子间排斥盐诱导的吸引力相互作用稳定的胶体凝胶。当分散介质中的盐浓度系统地变化时，分散体的粘弹性和屈服应力在临界盐浓度下表现出非单调行为，从而表明分散体微观结构的形态变化。我们使用低温扫描电子显微镜直接可视化这些动力学停滞相的微观结构。我们观察到存在的蜂窝状网络形态的盐浓度范围很广。过渡的凝胶形态，占主导地位的重叠硬币（OC）和卡（HoC）协会的粘土颗粒在低盐浓度的一个新的网络结构占主导地位的面对面凝聚的血小板，观察整个临界盐浓度。我们进一步评估这些凝胶在重力下使用电声的稳定性。这项研究，进行了浓缩粘土分散体的外部添加的盐的浓度范围很宽，是有用的，在我们的许多地球物理现象，涉及盐引起的天然粘土矿物的聚集的理解。
2015-07-10 cond-mat.soft
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。
2025-10-17 cond-mat.soft physics.chem-ph
Kinetic and ion pairing contributions in the dielectric spectra of electrolyte aqueous solutions
了解介电谱可以揭示从偶极弛豫时间到电子弛豫时间的溶剂和溶质动力学的重要信息。在20世纪70年代后期，哈伯德和昂萨格预测，向极性溶液中加入盐离子将导致介电常数降低，这是由于溶剂偶极子意外倾向于与施加的电场相反。到目前为止，这种效果已经逃脱了实验验证，主要是因为伴随出现的介电饱和的Hubbard-Onsager减量不能很容易地分开。在这里，我们开发了一种新的非平衡分子动力学模拟的方法来确定这个衰减准确的第一次。使用热力学一致的全原子力场，我们表明，对于含有氯化钠约4.8摩尔/升的水溶液，这种效果占总介电常数的12%。如果使用不太精确的离子力场，介电衰减可以显著不同。使用广泛的GROMOS参数，我们实际上观察到介电常数的{ \it增量}而不是减量。我们可以表明，这种增量是由离子配对引起的，由过低的色散力引入，并澄清了长寿命离子对之间的微观联系和溶液介电谱中特定特征的出现。
2014-04-03 cond-mat.soft
Wafer-Scale Electroactive Nanoporous Silicon: Large and Fully Reversible Electrochemo-Mechanical Actuation in Aqueous Electrolytes
硅中的纳米孔隙率导致界面主导的力学、流体学和光子学通常优于块体材料。然而，它们的主动控制，例如作为对电子刺激的响应，是具有挑战性的，因为在基础材料中缺乏固有的压电性。在此，对于由水性电解质润湿的大规模纳米多孔硅悬臂梁，我们显示了高达600 kPa的电吸附诱导的机械应力产生，其是可逆的，并且可以通过约1 V的电势变化随意调节。激光悬臂梁弯曲实验与操作中循环伏安法和步进库仑法相结合，使我们能够定量地追踪这种大的电吸附。驱动到每平方厘米截面1000亿个平行纳米孔的协同作用，并确定离子吸附和解吸时的电容电荷-应力耦合参数以及高氯酸和等渗盐水溶液的密切相关的应力驱动动力学。与平面硅表面的比较揭示了所观察到的电毛细作用（静电赫尔曼-费曼相互作用）的重要性方面的氧化物形成和孔壁粗糙度的单纳米孔尺度的机械见解。在具有晶片级自组织纳米孔隙的主流半导体中观察到稳健的电化学机械致动，为在极低的操作电压下的片上集成应力产生和致动器开辟了全新的机会。
2021-10-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A Mott-Schottky Analysis of Mesoporous Silicon in Aqueous Electrolyte by Electrochemical Impedance Spectroscopy
本文利用电化学阻抗谱和 Mott-Schottky 分析表征高氯酸溶液浸渍的介孔硅电极，揭示孔壁能带状态并测定平带电位等参数，发现纳米孔使平带电位显著偏移。
2023-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The First Direct Detection of Kirkwood Transitions in Concentrated Aqueous Electrolytes using Small Angle X-ray Scattering
该研究结合SAXS实验、理论与分子模拟，首次在NaCl、CaCl$_2$、SrCl$_2$和ErCl$_3$浓水溶液中直接估计Kirkwood转变的$a_0$与$Q_0$，揭示Debye–Hückel理论之外的短程离子关联。
2023-08-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Molecular dynamics simulation of electrokinetic flow of an aqueous electrolyte solution in nanochannels
采用分子动力学（MD）模拟方法研究了表面带负电荷的纳米通道中NaCl水溶液的电动力学流动。采用Green-Kubo方法，在线性状态下得到了反映弱电场和压力场响应的四个输运系数，即电流对电场（$M^{jj}$）和压力场（$M^{jm}$）的响应系数，以及质量流对相同场（$M^{mj}$和$M^{mm}$）的响应系数.显式外场的非平衡模拟也进行了，并直接获得的电流和质量流。这两种方法表现出良好的协议，即使是大的外部场强，和Onsager的倒数关系（$M^{jm} = M^{mj}$）在这两种方法的数值证实。还考虑了表面电荷密度对流动的影响。的传输系数的值被发现是较小的较大的表面电荷密度，因为强烈约束附近的通道表面的电荷和质量流干扰的反离子。对于非常高的表面电荷密度，发生流动电流和往复电渗流的反转，其中$M^{mj}$的符号由于过量的共离子而改变。
2014-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
The Electrostatic Screening Length in Concentrated Electrolytes Increases with Concentration
根据经典电解质理论，稀（低离子密度）电解质中的相互作用随距离呈指数衰减，德拜屏蔽长度是特征长度尺度。这种衰减长度随着离子浓度的增加而单调减小，这是由于短距离内电荷的有效屏蔽。因此，在德拜模型中，预计在浓电解质中没有长程力。在这里，我们揭示了，使用实验检测的两个平面带电表面之间的相互作用在很宽的范围内的电解质，超出稀释（德拜Huuckel）制度的屏蔽长度随浓度的增加而增加。研究的所有电解质的筛选长度-包括NaCl水溶液、用碳酸亚丙酯稀释的离子液体和纯离子液体-当按介电常数缩放时，塌陷到单个曲线上。筛选长度随浓度的这种非单调变化及其在离子液体和盐水溶液中的普遍性证明了浓缩电解质的重要特征，其与生物学和能量储存具有实质性相关性。
2016-07-13 cond-mat.soft
A comparison of classical interatomic potentials applied to highly concentrated aqueous lithium chloride solutions
采用经典分子动力学模拟研究了氯化锂水溶液的高浓度行为。检查了基于12-6 Lennard-Jones模型的各种力场，参数化为不可极化的水溶剂分子（SPC/E，TIP 4P，TIP 4PEw）。在四个不同的盐浓度的离子-水相互作用模型的29个组合进行了检查。密度，静态介电常数和自扩散系数进行了计算。从不同力场得到的结果分散在很宽的值范围内。中子和X射线加权结构因子也计算出径向分布函数，并与实验数据进行了比较。有人发现，计算和实验曲线之间的协议是相当差的几个调查潜在的模型，即使他们中的一些人以前已被应用在计算机模拟。没有一个调查的模型产生令人满意的结果，所有的测试量。只有两个参数集提供了可接受的预测高度浓缩的氯化锂水溶液的结构。用于调整潜在参数的一些方法，例如Aragones的方法[Aragones等人，J.Phys.Chem.B118（2014）7680]和Pluharova [Pluharova等人，J.Phys.Chem.A117（2013）11766];这里呈现的模拟强调了它们的有用性。这些精制方法适合于获得更合适的离子/水电位。
2017-07-17 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.comp-ph
Effect of cations on van der Waals interactions between particles in aqueous alkali nitrate electrolytes
Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室）；University of Utah（犹他大学）
通过扩展Lifshitz理论和基于电子结构计算的介电响应模型，研究了碱金属硝酸盐溶液中阳离子对纳米颗粒Hamaker常数的影响，发现Na、K、Rb硝酸盐增加而Cs硝酸盐几乎不影响Hamaker常数。
2026-06-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
How nanoporous silicon-polypyrrole hybrids flex their muscles in aqueous electrolytes: In operando high-resolution x-ray diffraction and electron tomography-based micromechanical computer simulations
宏观应变实验表明，Si晶体穿过平行的，通道状的纳米孔功能化的肌肉聚合物聚吡咯表现出大的和可逆的电化学机械驱动在水性电解质。在微观层面上，该系统仍然存在未解决的问题，PPy的电化学膨胀和收缩如何作用于np-Si孔壁，以及孔阵列的集体动力学如何从单个纳米孔行为中出现。在操作X射线衍射实验与微机械有限元模拟，TEM断层扫描的纳米多孔介质的3D重建的基础上的分析表明，尽管各向异性的弹性单晶主机矩阵的平面内的机械响应是占主导地位的各向同性。然而，源自纳米孔的平行排列的结构各向异性导致平面内和平面外机电响应之间的显著差异。这种响应不能通过平行圆柱形通道的简单2D布置来描述。相反，模拟突出了Si孔壁的树枝状形状，包括主通道之间的孔连接，导致晶体宿主中复杂的、不均匀的应力-应变场。随时间变化的X射线散射的致动器性能的动力学暗示的扩散限制的重要性，塑性形变和蠕变在纳米约束聚合物后（反）离子吸附和解吸，非常孔尺度的过程，导致宏观电致动。从一个更一般的角度来看，我们的研究表明，TEM断层扫描为基础的微观力学建模与高分辨率X射线散射实验相结合，提供了一个强大的方法，在操作分析纳米多孔复合材料从单纳米孔到多孔介质规模。
2022-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Electrolyte density, diffusivity and conductivity in graphene nanoconfinement predicted by separating interfacial from genuine confinement effects
Freie Universität Berlin（柏林自由大学）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）
本文提出界面亏损长度框架，将受限电解质的密度、扩散系数和电导率分解为界面与限域贡献，发现真实限域效应仅出现在狭缝高度小于1纳米时，并能预测不同高度和浓度下的性质。
2026-09-29 cond-mat.soft
Charging of dielectric surfaces in contact with aqueous electrolyte -- the influence of CO$_2$
本文通过电动实验研究溶解CO$_2$对SiO$_2$、聚苯乙烯和氟硅烷三种介电表面带电的影响，发现仅靠屏蔽和pH调节无法解释观察到的盐依赖性变化，提出CO$_2$扩散吸附薄层引起介电调节的新机制，并用理论模型和分子模拟加以验证。
2023-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Properties of aqueous electrolyte solutions at carbon electrodes: effects of concentration and surface charge on solution structure, ion clustering and thermodynamics in the electric double layer
本研究利用恒化学势分子动力学模拟高浓度NaCl水溶液与带电石墨界面，揭示表面电荷和浓度对双电层结构、离子团簇、电容及活度系数的非对称影响。
2023-09-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
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
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。
2017-05-17 cond-mat.soft physics.chem-ph
On the influence of molecular structure on the conductivity of electrolyte solutions - sodium nitrate in water
硝酸钠在水中的电导率的理论计算，并与实验测量进行比较。本文采用关联平均球近似（AMSA）方法，在声子理论框架下，用直接关联力方法计算了体系的输运性质。在Born-Oppenheimer水平上，利用Monte Carlo和分子动力学计算方法，导出了溶液中离子间的有效相互作用。这项工作是基于早期的理论和实验研究的浓硝酸钠水溶液的结构。
2013-12-16 cond-mat.soft
On the analogy between the restricted primitive model and capacitor circuits. Part II: A generalized Gibbs-Duhem consistent extension of the Pitzer-Debye-Hückel term with corrections for low and variable relative permittivity
本文提出一种热力学一致的修正 Pitzer-Debye-Hückel 项扩展，引入浓度依赖性质与最接近距离参数，结合 COSMO-RS-ES 模型显著提升了非水介质中常规盐溶解度预测及电解质建模性能。
2023-04-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Perspective: Atomistic Simulations of Water and Aqueous Systems with Machine Learning Potentials
该观点文章概述了基于机器学习势的水与水体系原子模拟研究进展，指出这类势结合了第一性原理计算的高精度与经验力场的高效性，可突破传统从头算模拟的计算成本限制。
2024-01-31 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.comp-ph
Mean-Field Theory of Water-Water Correlations in Electrolyte Solutions
最近在电解质溶液的飞秒弹性二次谐波散射实验中观察到了长程离子诱导的水-水关联。为了进一步定性理解这些相关性，我们推导出一个解析表达式，量化的离子诱导的偶极偶极相关性在非相互作用的气体的偶极子。该模型是德拜-休克尔理论的逻辑延伸，可用于定性地理解离子的组合电场如何在水溶液中诱导水分子取向分布的相关性。该模型与分子动力学模拟的结果一致，并为进一步的理论工作提供了一个重要的起点。
2017-03-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Thermodiffusion in Aqueous Alkali Halide Solutions from Ambient to Supercooled Conditions: Ion-Specific, Structural, and Mass Effects
Imperial College London（帝国理工学院）
研究水合碱土卤化物溶液在240-300 K温度范围内热扩散行为，分析离子特异性、结构和质量效应，揭示热导率与Soret系数随温度变化的机制。
2026-04-20 cond-mat.soft
Practical Considerations for Finite Concentrations Molecular Dynamics Simulations
University of California, San Diego（加州大学圣地亚哥分校）；Lawrence Berkeley National Lab（劳伦斯伯克利国家实验室）
SCOPE方法通过整合增强采样、轨迹重加权和化学势修正，揭示了有限浓度电解质中离子行为与溶解度极限的关系。
2026-01-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.atm-clus
Quasi-Random Lattice Model for Electrolyte Solutions: State of Art and Future Perspectives
在这项工作中，准随机格子（QRL）模型进行了总结和批判性的讨论，以概述其潜力和局限性，在未来的发展前景。QRL主要关注离子溶液的平均活度系数，该模型首先被开发以提供实用的方程，能够涉及最少数量的未知或不可预测的量。QRL目前取决于一个可调参数（在给定的压力和温度下），实验上已知许多常见的盐对称或不对称，并对应于一个明确定义的浓度，这也设置了模型的适用性上限。对于电解质水溶液，浓度参数范围为1 M至8 M（约）。在下文中，将看到，虽然属于简化方法的类，QRL可以提供非常有趣的结果，因为它的简单参数化是更重要的，从理论的角度来看，比迄今为止认识到的。首先将介绍QRL理论的一般概述。然后，将讨论一些初步的结果，特别是有关电解质溶液的体积和热性质。
2017-05-23 cond-mat.soft
Dynamic response of a thermoelectric cell induced by ion thermodiffusion
电解质水溶液在温度梯度的影响下可以产生热电场，其由正电荷和负电荷的不同响应引起。这与热扩散效应有关，热扩散效应由离子传输热和热扩散系数量化。当溶液被限制在具有不同温度的两个金属电极之间时，期望测量由于热电场引起的静电电势差。我们在电解质水溶液中进行了实验，我们的结果表明，热电场立即出现在溶液中的电极之间的温差稳定。这个场是由于在温度梯度中分离两个离子电荷的趋势而产生的。实验结果还表明，观察到电势差的缓慢变化，这与整个电池中的热扩散有关。这些结果对于理解如何优化热电响应是重要的，因为文献中广泛关注从热电电池产生热电能。
2022-06-22 cond-mat.soft
CO2-induced Drastic Decharging of Dielectric Surfaces in Aqueous Suspensions
研究空气中CO2对水相悬浮液中聚合物胶乳颗粒表面电荷的剧烈放电影响，结合电导实验与PBC模型计算，揭示了CO2通过提高表面基团有效pKa抑制解离的机制。
2024-11-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Modelling the ion-exchange equilibrium in nanoporous materials
采用复制Ornstein-Zernike理论和巨正则Monte Carlo方法研究了模型吸附剂和本体电解质水溶液之间的双组分电解质混合物的分布。电解质组分分别模拟HCl/NaCl和HCl/CaCl_2混合物。由原始模型电解质混合物侵入的基质由单价带负电荷的球形障碍物形成。该溶液被处理为具有纯水性质的连续电介质。对分布函数（通过两种方法获得）之间的各种离子物种的比较表明副本Ornstein-Zernike的结果和机器计算之间有很好的协议。在热力学性质中，计算了侵入电解质组分的平均活度系数。提出了离子交换树脂的简化模型。选择性计算产生了与以下实验观察的定性一致：（i）选择性随着吸附剂的容量（基质浓度）的增加而增加，（ii）吸附剂对于具有较高电荷密度的离子更具选择性，如果其在混合物中的分数较小。
2012-07-13 cond-mat.soft
Can we describe charged nanoparticles with electrolyte theories? Insight from mesoscopic simulation techniques
电解质理论能够描述简单电解质在溶液中的结构和动力学性质，例如氯化钠在水中。将这些理论用于带电纳米粒子的水溶液是从实验数据中提取其电荷和大小的直接途径。然而，对于这样的强不对称电解质，基本近似的有效性从来没有受到过适当的挑战与精确的模拟结果。在目前的工作中，完善的介观数值模拟是用来挑战先进的电解质理论预测带电纳米粒子悬浮液的电导率的能力，在无盐的情况下。正在调查的理论是基于Debye-Fuoss-Onsager处理电解质运输。当纳米颗粒足够小（大约1纳米大）时，即使在高浓度区域（纳米颗粒中的填充分数大于3 $\%$），理论结果也与模拟结果非常吻合。引人注目的是，对于高度带电的纳米颗粒，该理论能够捕获电导率与其在无限稀释时的值（理想值）的比率作为浓度的函数的非单调变化。然而，测试的理论未能描述含有较大纳米颗粒（{ \em，例如}）的悬浮液的电导率。直径为$4$ ~nm）。最后，就电解质理论而言，只有小的带电纳米颗粒可以被认为是{ \em离子}。
2020-01-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
On the molecular mechanism of surface charge amplification and related phenomena at aqueous polyelectrolyte-graphene interfaces
在这篇文章中，我们举例说明了最近报道的一种新现象，即表面电荷放大（SCA）（最初被称为过充电（OC））。和Lozada-Cassou M. J. Phys. Chem. B，2004，108，7286]，通过电解质水溶液的分子动力学模拟，该电解质水溶液涉及与带电石墨烯壁接触的多价阳离子和短链聚苯乙烯磺酸锂的存在，其中溶剂水用现实分子模型明确描述。我们表明，SCA在这些系统中的发生，在原始模型中观察到的相反，既不涉及接触共吸附的带负电荷的大离子，也不涉及二价阳离子的大尺寸和电荷不对称的情况下，所需的隐式溶剂。事实上，SCA现象围绕着具有平均偶极取向的水（相对于水合离子）的优先吸附，使得水的氢和氧位点的电荷在表面电荷密度的有限范围内诱导放大而不是屏蔽带正电的石墨烯表面。
2012-02-20 cond-mat.soft
Effect of variable relative permittivity on the thermodynamics of asymmetric valency aqueous salts
本研究利用实验介电常数数据，通过多种理论方法模拟MgCl2和NiCl2溶液，发现平均球近似和修正泊松-玻尔兹曼理论在较宽浓度范围内准确，而对称泊松-玻尔兹曼理论在低浓度即出现偏差。
2025-03-29 cond-mat.soft
