Interactions between Zwitterionic Membranes in Complex Electrolytes
我们研究了两性离子膜在由一价和多价离子组成的混合电解质中的静电相互作用。我们表明，一价盐的存在是一个有限的静电力存在的膜上的必要条件。因此，源自表面偶极子的平均场膜压表现出非均匀的盐依赖性，其特征在于，在稀盐条件下增强，在中间盐浓度下降低。在添加多价阳离子的亚摩尔盐溶液中，这些阳离子与表面偶极子的相反电荷的单独的相互作用，使膜间的压力更排斥在低的膜分离距离和强烈的吸引力在中间距离，导致在一个不连续的类似电荷结合的过渡，然后由膜结合过渡。通过扩展我们的形式主义，占与大盐浓度相关的校正，我们表明，膜的高表面偶极子密度浸入摩尔盐溶液中可能会发生膜结合过渡，即使没有多价阳离子。因此，膜工程的表面极化力的调谐可以是一个有效的方式来调整偶极膜在浓盐溶液中的平衡配置。
2020-05-26 cond-mat.soft
Enhancing Cation Diffusion and Suppressing Anion Diffusion via Lewis-Acidic Polymer Electrolytes
固体聚合物电解质（SPE）具有提高锂基电池的能量密度和稳定性的潜力，但低锂离子电导率仍然是技术可行性的障碍。SPE旨在最大限度地提高锂离子相对于阴离子的扩散率，同时保持足够的盐溶解度。因此，值得注意的是，聚环氧乙烷（PEO）（最广泛使用的SPE）在中等盐浓度下表现出比典型的抗衡离子（例如TFSI）小一个数量级的Li离子扩散率。在这里，我们表明，路易斯碱性聚合物，如PEO本质上有利于缓慢的阳离子和快速的阴离子扩散，而这种关系可以在路易斯酸性聚合物逆转。使用分子动力学（MD）模拟，路易斯酸性聚硼烷被确定为实现高达十倍的锂离子扩散率的增加和阴离子扩散率的显着降低，相对于PEO。这类新的路易斯酸SPE的结果说明了增加锂离子扩散率和迁移数与聚合物化学的一般原则，表现出较弱的阳离子和较强的阴离子配位。
2016-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
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
Lithium Ion Transport Mechanism in Ternary Polymer Electrolyte-Ionic Liquid Mixtures - A Molecular Dynamics Simulation Study
通过分子动力学模拟研究了PEO/LiTFSI和不同比例的离子液体N-甲基-N-丙基吡咯烷双（三氟甲烷）磺酰亚胺组成的三元聚合物电解质中锂的输运机理。这是由最近的实验发现[Passerini等人，电化学。Acta 2012，86，330-338]，其证明了这些材料相对于其二元对应物PEO/LiTFSI显示出增强的锂迁移率。为了掌握引起这些观察结果的潜在微观情景，我们采用了一种基于Rouse的分析阳离子传输模型[Maitra等人，PRL 2007，98，227802]，其最初被设计用于常规聚合物电解质。该模型描述了通过三种不同的机制，每个特征在于一个单独的时间尺度的阳离子传输。事实证明，在三元电解质中，基本上所有的锂离子都由PEO链配位，从而排除了离子液体分子的存在增强的传输机制。相反，离子液体的增塑作用通过增强PEO链的动力学以及因此也增强附着离子的运动而有助于增加锂迁移率。额外的重点放在预测锂扩散系数从模拟数据为各种链长和与实验数据的比较，从而证明了我们的方法的广泛适用性。
2013-02-20 cond-mat.soft
Ion specificity modulated inhomogeneous interfacial flow inhibits bubble coalescence in electrolyte solutions
本文揭示了电解质溶液中由阴阳离子表面特异性引起的非均匀界面流通过形成浓度梯度和表面张力梯度抑制气泡聚并的机制，并结合高速干涉实验与输运模型进行了定量验证。
2020-07-21 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Understanding Segmental Dynamics in Polymer Electrolytes: A Computer Study
通过分析简正模，研究了聚氧化乙烯（PEO）在纯聚合物和聚合物电解质（PEO/LiBF $_4$）中的链段动力学。我们验证了劳斯理论的适用性，特别是对于聚合物电解质的动态异质性，所产生的阳离子-聚合物相互作用，改变沿链的流动性不均匀。我们发现，这两个系统的劳斯模式是正交的，尽管存在的非指数松弛的模式和违反高斯自相似的链。在聚合物电解质中的链段动力学的减速是合理的，由数量级增加的摩擦系数的那些单体，这是由阳离子结合。在一般情况下，对于电解质的劳斯预测的动态段（自由和/或绑定）同意，除了很短的时间。
2008-04-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
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
Selective adsorption of ions in charged slit-systems
利用巨正则蒙特卡罗模拟研究了不同阳离子在层状狭缝系统中的选择性吸附。狭缝系统由一系列带负电荷的膜形成。电解质中含有两种不同大小和价态的阳离子，由浸入连续介质溶剂中的带电硬球模拟。我们提出了各种情况下的结果取决于竞争阳离子的属性的组合。我们集中在二价阳离子大于一价阳离子的情况下。在这种情况下，大小和电荷具有平衡效应，这导致有趣的选择性现象。
2013-12-16 cond-mat.soft
Integral equation study of effective attraction between like-charged particles mediated by cations: Comparison between IPY2 and HNC closures
用超网链（HNC）-Ornstein-Zernike（OZ）和离子Percus-Yevick 2（IPY 2）-OZ两种积分方程理论计算了浸入电解质溶液中的带电粒子之间的有效相互作用。当采用HNC-OZ理论时，有效相互作用对电解质浓度的依赖性表现为重入行为。相比之下，IPY 2-OZ理论并没有表明这种行为。对其中一个模型系统进行了蒙特卡罗模拟，模拟结果与HNC-OZ理论计算结果定性一致。
2022-06-30 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.class-ph
Multivalent cation induced attraction of anionic polymers by like-charged pores
基于纳米孔的聚合物传感器件的效率取决于带负电荷的孔对阴离子聚电解质的快速捕获。这需要消除与排斥性聚合物-孔相互作用相关的静电势垒。我们开发了一个相关校正的理论表明，聚合物所经历的障碍，可以有效地克服通过添加到电解质溶液中的多价阳离子。阳离子吸附到孔中增强了孔介质相对于本体储层的筛选能力，这转化为对聚合物的吸引力。超过一个临界的多价阳离子浓度，这种相关性引起的吸引力克服了静电势垒，并触发了吸附的聚合物的电荷相同的孔。结果表明，一价盐抑制了同电荷聚合物-孔吸引，但膜电荷强度和孔限制增强了同电荷聚合物-孔吸引。我们的预测可以提供增强的控制易位实验中的聚合物运动。
2017-07-03 cond-mat.soft
Polar Liquids at Charged Interfaces: A Dipolar Shell Theory
极性液体和电解质溶液（如水和含水电解质）在界面处的结构是物理学、化学、生物学和工程学中许多现象的基础。在这项工作中，我们开发了一个连续介质理论，捕捉极性液体在带电界面，包括电荷和质量的振荡，从溶剂的分子性质开始的介电屏蔽的基本特征。该理论预测了以前在分子动力学模拟中研究的界面极性液体的各向异性介电张量。我们探讨了电极/电解质界面的电容和两个平面平行的极化表面之间的水合力的界面极性液体的性质的影响。在线性响应近似下，我们得到了界面处分子和离子分布的特征衰减长度的简单公式。
2022-04-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Ion Conductivity and Correlations in Model Salt-Doped Polymers: Effects of Interaction Strength and Concentration
与仅基于扩散常数计算的理想电导率相比，相关的阴离子和阳离子运动可以显著降低电解质中的总离子电导率。使用粗粒度的分子动力学模拟，我们计算的电导率和不相关的离子运动的程度在盐掺杂的均聚物和嵌段共聚物作为浓度和相互作用强度的函数。在外加电场下从离子迁移率计算电导率与平衡模拟中波动耗散关系的典型使用相比增加了准确性。在典型的电解质中，通常预期阳离子-阴离子运动的相关性在低离子浓度下降低。然而，对于这些具有强离子-聚合物和离子-离子相互作用的聚合物电解质，我们发现当其他变量保持恒定时，相关性在较低浓度下增加。我们发现，这种现象是有关在低浓度下，而不是静态的空间状态的离子聚集或自由离子的分数较慢的离子簇弛豫速率。
2020-01-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
A Simulation Study of the Lithium Ion Transport Mechanism in Ternary Polymer Electrolytes - The Critical Role of the Segmental Mobility
采用分子动力学（MD）模拟研究了锂离子在聚环氧乙烷（PEO）、锂-双（三氟甲烷）磺酰亚胺（LiTFSI）和离子液体N-甲基-N-丙基吡咯烷鎓双（三氟甲烷）磺酰亚胺（PYR 13 TFSI）组成的三元聚合物电解质中的输运.特别是，我们专注于两种不同的策略，通过它可以设计的三元电解质，即（a）加入离子液体的PEO 20 LiTFSI，和（b）取代PEO链在PEO 20 LiTFSI的离子液体。为了掌握整体锂传输机制的变化，我们采用了基于Rouse的分析阳离子传输模型（Maitra et al.，物理学评论快报，2007，98，227802），其最初被设计用于二元PEO基电解质。该模型区分了三种不同的微观运输机制，每种机制都由一个单独的时间尺度量化。在我们的分析过程中，我们扩展了这种数学描述来解释一种全新的传输机制，即TFSI支持的与PEO链脱钩的锂离子扩散，这种扩散在某些化学计量中出现。我们发现，在PEO基聚合物电解质链段的流动性起着决定性的作用。也就是说，尽管向PEO 20 LiTFSI中加入离子液体使聚合物网络增塑，因此也增加了锂扩散，但当用离子液体取代PEO链时，游离的、可移动的醚氧的量减少，这补偿了增塑效果。总之，我们的观察使我们能够制定一些一般原则的锂离子传输机制在三元聚合物电解质。此外，我们的见解也揭示了最近的实验观察（Joost等人，电化学。Acta，2012，86，33…
2013-10-01 cond-mat.soft
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
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
Electrolyte solutions at curved electrodes. II. Microscopic approach
密度泛函理论用于描述与平面或球形电极接触的电解质溶液。对于电解质溶液，我们考虑所谓的文明模型，其中所有存在的物种都被平等对待。这使我们能够讨论的微分电容的双电层的功能。该模型提供了深入了解双电层的微观结构，这超出了随附论文中研究的介观方法。这使我们能够判断微观细节的相关性，例如形成电解质溶液的颗粒的半径或溶剂颗粒的偶极特性，并比较各种模型的预测。类似于前一篇论文，一般的行为是观察到小半径的电极，在此限制的结果变得独立的表面电荷密度和粒子半径。然而，对于大的电极半径，观察到非平凡的行为。特别是颗粒半径和表面电荷密度强烈影响电容。从与泊松-玻尔兹曼方法的比较中可以明显看出，电极的形状决定了是否必须考虑完整文明模型的微观细节，或者是否已经比较简单的模型产生了可接受的预测。
2017-03-28 cond-mat.soft
Impedance of an electric double layer capacitor with a multi-component electrolyte
Institute of Physics, Norwegian University of Life Sciences（挪威生命科学大学物理研究所）
本文基于泊松-能斯特-普朗克方程推导了含任意数量离子的理想电解质双电层电容器的阻抗，发现扩散系数不等时电荷弛豫与中性模式耦合，为混合电解质的特殊阻抗谱提供了连续介质解释。
2026-08-04 cond-mat.soft physics.chem-ph
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
Effect of Bjerrum pairs on electrostatic properties in an electrolyte solution near charged surfaces: A mean-field approach
在本文中，我们调查的后果离子缔合，再加上考虑有限尺寸效应和取向有序的Bjerrum对以及离子和水分子，在带电表面附近的双电层。本文从晶格统计力学考虑离子、Bjerrum对和溶剂分子的有限尺寸和有限偶极矩出发，考虑Bjerrum对的形成，导出了Bjerrum对数密度、阳离子/阴离子数密度和水分子数密度的数学表达式。我们揭示了几个重要的现象。首先，它表明，我们的方法自然产生的Bjerrum对和离子之间的解离-缔合平衡的平衡常数。其次，在低的表面电荷密度，Bjerrum对的体积浓度的增加，提高了介电常数，降低了微分电容。接下来，对于在醇电解质溶液中的Bjerrum对具有高的偶极矩值的情况，Bjerrum对数密度随着与带电表面的距离减小而增加，并且微分电容和介电常数与具有较低值的Bjerrum对偶极矩的情况相比是高的。最后，我们表明，在浓度和偶极矩的Bjerrum对的差异，可以导致一些变化，在两个相似的带电表面之间的渗透压。
2022-02-04 cond-mat.soft
Interaction between like-charged polyelectrolyte-colloid complexes in electrolyte solutions: a Monte Carlo simulation study in the Debye-Hückel approximation
我们通过蒙特卡罗模拟研究了不同电荷的聚电解质-胶体复合物在电解质溶液中的有效相互作用。当短而灵活的双链吸附到分散在电解质溶液中的带相反电荷的胶体球上时，形成这些复合物。在我们的模拟中，与静电能相比，相邻单体之间的弯曲能很小，并且链一旦被吸附，就不与溶液交换，尽管它们在颗粒表面上重新排列以容纳进一步吸附的链或由于与相邻复合物的静电相互作用。相当出乎意料的是，当两个相互作用的粒子彼此接近时，表面电荷分布的重新排列总是产生反平行的偶极双峰，在等电点处反转它们的取向。这些发现清楚地排除了偶极-偶极相互作用对所观察到的复合物之间的吸引力相互作用的贡献，指出这种悬浮液不能被认为是偶极流体。在改变电解质的离子强度时，我们发现，为了观察由于电荷在其表面上的不均匀分布而引起的类似带电复合物之间的吸引力（“补丁吸引”），需要与胶体颗粒的尺寸相比短的屏蔽长度。另一方面，通过改变电荷/粒子的电荷比，在短的间隔，带电荷的聚电解质装饰（PD）粒子之间的相互作用，从纯粹的排斥性发展到强烈的吸引力。因此，复合物之间的有效相互作用的特征在于势垒，其高度取决于净电荷和其表面电荷分布的不均匀性。
2010-05-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Grand-canonical Monte-Carlo simulation of solutions of salt mixtures: theory and implementation
本文提出了一种扩展到模拟混合盐的巨正则蒙特卡罗模拟方法。由于电解质溶液的电中性要求，离子必须成组地添加到系统中或从系统中去除。与常规的Grand Canonical模拟相比，这导致了一些复杂性。本文提出了一种模拟混合盐电解质溶液的配方。然后利用原始离子模型模拟了1：1、2：1和2：2盐或其混合物在不同浓度下的溶液。的电解质溶液的渗透压的计算和线性依赖于模拟的浓度范围内的盐浓度。我们还表明，在相同浓度的二价阴离子，二价阳离子的存在下，更容易插入一价阳离子到系统中。这可以解释在MgCl $_2$盐混合物和MgSO $_4$盐混合物的实验中观察到的一些定量差异。
2017-05-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Molecular-to-polymeric crossover in ion diffusion in glyme-based electrolytes: from vehicular to hopping transport
Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；LPS（凝聚态物理实验室）；Université Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；LIPhy（凝聚态物理与统计物理实验室）；CEA（法国原子能和替代能源委员会）；LLB（低维材料实验室）
结合PFG-NMR、离子电导率测量和MD模拟，研究了甘醇二甲醚基电解质中单价阳离子和TFSI⁻阴离子在宽分子量范围内的扩散，发现了在n≈8处的交叉区域，从短链的载体机制转变为长链的跳跃机制，并伴随离子簇减少和阴离子迁移率增强。
2026-06-01 cond-mat.soft
Theory of electrolytes including steric, attractive, and hydration interactions
我们提出了一个连续介质理论的电解质组成的水状溶剂和单价离子。首先，我们开始与密度泛函$\cal F$的粗粒度的溶剂，阳离子和阴离子的密度，包括Debye-Hückel自由能，库仑相互作用，和这三个组件之间的直接相互作用。这些密度波动服从分布$\propto \exp(- {\cal F}/k_BT)$。通过消除$\cal F$中的溶剂密度偏差，得到了离子间的有效非库仑相互作用，包括直接作用和溶剂介导作用。%，其中后者以离子体积%表示，并且与溶剂可压缩性成反比。然后，我们推导出一般表达式的离子相关性，表观分体积，和活性和渗透系数的线性顺序的平均盐密度$n_{\rm s}$。其次，我们使用Mansoori-Carnahan-Starling-Leland模型$[$ J. Chem. Phys. { \bf 54}，1523（1971）$]$对三组分硬球进行了数值分析。有效的相互作用敏感地依赖于阳离子和阴离子的大小，由于空间和水合作用之间的竞争，这是小-大离子对之间的排斥和对称对之间的吸引力。这与以前的实验和柯林斯的规则$[$生物物理学。J. { \bf 72}，65（1997）$]$ .我们还给出了简单的近似表达式的离子相互作用系数适用于任何离子的大小。
2020-08-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
On the time-dependent electrolyte Seebeck effect
单离子Soret系数$α_{i}$表征电解质溶液中离子以热梯度移动的趋势。当这些系数在阳离子和阴离子之间不同时，可以产生电场。为了使这种所谓的电解质塞贝克效应发生，不同的热扩散通量需要被边界（例如电极）阻挡。然后，局部电荷中性在电极的德拜长度附近被打破。令人困惑的是，许多作者指出，这些地区的热电场的来源，但忽略了他们的时间依赖性塞贝克系数$S(t)$的推导，给人一个错误的印象，电解质塞贝克效应是纯粹的体现象。在不强制局部电中性的情况下，我们推导出具有任意离子价态的二元电解质在随时间变化的热梯度下产生的$S(t)$。接下来，我们实验性地测量钛电极附近的五种酸、碱和盐的$S(t)$。对于稳态，我们发现许多电解质的$S\approx2~\mathrm{mV~K}^{-1}$，大约比基于文献$α_{i}$的预测大一个数量级。我们将$S(t)$的表达式与实验数据拟合，将$α_{i}$作为拟合参数，并且相应地也发现大于文献值。
2021-04-30 cond-mat.soft physics.chem-ph
Electrolytes confined between polarizable surfaces in slit pores with anisotropic permittivity tensor
Universidade Federal do Rio Grande do Sul（南里奥格兰德联邦大学）
研究狭缝孔中极化表面间受限电解质，用二维周期性格林函数等方法求解静电方程并用于蒙特卡罗模拟，发现介电各向异性重塑双层结构，强各向异性下横向相关性主导热力学，使不同边界结构轮廓趋同。
2026-07-28 cond-mat.soft physics.chem-ph
Ions and dipoles in electric field: Nonlinear polarization and field-dependent chemical reaction
本文研究稀电解质中非线性极化引起的电场效应，通过Ginzburg-Landau自由能框架引入场依赖热力学量，揭示了偶极子在高场区积累及场依赖缔合常数非单调变化等机制。
2024-01-11 cond-mat.soft
Like-charge polymer-membrane complexation mediated by multivalent cations: one-loop-dressed strong coupling theory
我们探测静电机制驱动的聚电解质吸附到带相同电荷的膜后，加入三价和四价的抗衡离子的洗澡单价盐溶液。我们发展了一个单圈强耦合理论，将一价盐在静电单圈水平和多价抗衡离子在一个强耦合的方法。结果表明，介导同电荷吸附的多价反离子的粘附力来自它们在带电膜上的强烈凝聚。由此产生的界面抗衡过剩局部地最大化电解质的屏蔽能力，并最小化静电聚合物巨势。这转化为吸引力，将聚合物拉向类似电荷的膜。我们表明，高的反价，使这种吸附过渡，即使在弱电荷的膜。此外，强带电的膜引起盐诱导的相关性，并加强界面多价反离子缩合，加强聚合物与带相同电荷的膜的络合作用，以及触发分子的取向转变之前，其吸附。最后，我们的理论提供了两个额外的关键功能，如以前的吸附实验所证明的：第一，聚合物吸附的临界counterweight浓度随counterweight价的上升而下降，第二，单价盐的加入增强了膜电荷的筛选，抑制了盐的相关性。这削弱了界面多价反离子的凝聚，并导致聚合物从基底上脱附。
2019-05-10 cond-mat.soft
A systematic Monte Carlo simulation study of the primitive model electrical double layer over an extended range of concentrations, electrode charges, cation diameters and valences
本研究的目的是提供数据的原始模型的双电层，其中离子被建模为带电的硬球，溶剂作为一个隐含的介电背景（与介电常数$ε= 78.5$），和电极作为一个光滑的，均匀带电的，硬壁。我们使用正则和巨正则蒙特卡罗模拟来计算浓度分布，并通过求解泊松方程来获得电场和静电势分布。我们报告了一个扩展范围的参数，包括1：1，2：1和3：1的电解质浓度$c=0.0001-1$ M附近的电极携带表面电荷高达$σ=\pm 0.5$ Cm $^{-2}$。阴离子是一价的，具有固定的直径$d_{-}=3$ Ω，而阳离子的电荷和直径在$z_{+}=1$，2、3和$d_{+}=1.5$，3、6和9 Ω的范围内变化（温度为$298.15$ K）。我们在支持性信息中提供了所有原始数据。
2017-11-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Virial expansion for charged colloids and electrolytes
使用场论的方法，我们推导出前几个系数的准确的低密度（“维里”）膨胀的二元混合物的正电荷和负电荷的硬球（两个组件的硬核等离子体，TCPHC）。我们的计算对于正离子和负离子的直径$d_+$和$d_-$以及电荷价态$q_+$和$q_-$是非微扰的。因此，我们的自由能和活性的系数的封闭形式的表达式可以用来处理稀盐溶液，其中通常$d_+ \sim d_-$和$q_+ \sim q_-$，以及胶体悬浮液，其中大离子和抗衡离子之间的大小和价态的差异可以是非常大的。我们展示了如何映射的TCPHC上的一个组成部分的硬核等离子体（OCPHC）在大尺寸和价比的胶体极限，在这种情况下，抗衡离子有效地形成一个中和背景。检测到与具有均匀刚性背景的标准OCPHC相当大的差异，这可以追溯到抗衡离子不能穿透胶体的事实。对于电解质溶液的情况下，我们展示了如何获得的阳离子和阴离子半径作为独立的参数从实验数据的活度系数。
2002-10-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Scalable molecular simulation of electrolyte solutions with quantum chemical accuracy
本研究结合密度泛函理论与等变神经网络势能，实现了电解质溶液的可扩展且具有量子化学精度的分子模拟，成功重现了结构、热力学和动力学性质，并发现了Li阳离子二聚体等异常现象。
2024-11-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Transient response of an electrolyte to a thermal quench
我们研究的瞬态响应的电解池受到一个小的，突然施加的温度增加在其两个边界电极表面之一。然后形成不均匀的温度分布，通过Soret效应导致离子重排朝向极化离子电荷密度$q$和局部盐密度$c$的状态。对于相同的阳离子和阴离子扩散系数的情况下，我们推导出解析近似$q, c$，和热电压$V_{T}$早期（$t\llτ_{T}$）和晚期（$t\ggτ_{T}$）的时间相比，温度的弛豫时间$τ_{T}$。我们挑战传统的智慧，通常大的路易斯数，热离子扩散率的比率$a/D$，大多数液体意味着一个快速达到稳态的温度曲线上的离子缓慢放松。虽然$c$的进化是正确的，但事实证明$q$（和$V_{T}$）的响应速度要快得多。特别是当细胞比德拜长度大得多时，细胞的瞬态响应的显著部分落在$t\llτ_{T}$区域中，对于该区域，我们的近似$q$（通过数值证实）表现出在此上下文中之前未讨论的密度波。对于具有不等离子扩散率的电解质，$V_{T}$表现出两步弛豫过程，与Bonetti等人的实验数据一致[J. Chem. Phys. 142，244708（2015）]。
2019-04-25 cond-mat.soft physics.chem-ph
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
Impact of Asymmetries in Valences and Diffusivities on the Transport of a Binary Electrolyte in a Charged Cylindrical Pore
多孔介质中的离子传输存在于大量技术中，例如，能量存储设备，如电池和超级电容器，以及环境技术，如电化学碳捕获和电容去离子。最近对平板电极的研究表明，离子性质的不对称性，如化合价和扩散率，导致有趣的和反直觉的物理现象。然而，这种不对称性对离子传输的后果很少在多孔几何形状中被探索。为了弥合这一知识差距，我们进行了一个微扰扩展的泊松-能斯特-普朗克方程在一个圆柱形的孔隙中的小电位的限制与任意的化合价和扩散系数的二元电解质。我们得到了很好的协议之间的扰动分析和直接数值模拟。我们的分析表明，电荷和盐输运相互耦合。此外，电荷和盐的传输过程之间的耦合增强与价和离子的扩散不对称性的增加。我们观察到，不匹配的离子扩散系数诱导一个非平凡的盐动力学，产生瞬态耗尽或增强的盐在孔。在高静态扩散层电导的制度，我们得到了我们的微扰模型的解析解。该解决方案阐明了电解质的不对称性如何诱导两个充电时间尺度是由相对孔径设置。在双电层机制中，这些时间尺度减少到每个离子的扩散时间，使得两个离子的传输似乎是解耦的。总的来说，我们的工作强调了阳离子和阴离子扩散率的不对称性从根本上改变了带电圆柱孔内的离子传输行为，并开辟了多孔材料中电解质传输研究的新途径。
2022-06-16 cond-mat.soft physics.chem-ph
Unraveling the behavior of the individual ionic activity coefficients on the basis of the balance of ion-ion and ion-water interactions
我们使用基于离子-离子（II）和离子-水（IW）相互作用的竞争的理论研究了纯1：1和2：1电解质的各个活度系数（Alfreze等人，J. Chem.Phys.133，154507，2010）。II项计算从巨正则蒙特卡罗模拟的基础上的隐式溶剂模型的电解质使用硬球离子与鲍林半径。IW项是根据Born对溶剂化的处理，使用实验水合自由能计算的。这两个术语通过电解质的浓度依赖性介电常数耦合。用这种方法，我们能够重现的非单调浓度依赖性的纯电解质的平均活度系数定性，而无需使用可调参数。在本文中，我们表明，该理论也可以提供有价值的洞察个人的活度系数的行为。我们将我们的理论预测与含有离子特定电极的电化学电池测量的实验数据进行比较。在平均活度系数的情况下，我们发现良好的协议为2：1电解质，而我们的模型的准确性是较差的1：1系统。这种精度偏差的原因是，在2：1的情况下，两个竞争项（II和IW）要大得多，因此两个独立项的误差影响较小。阳离子和阴离子的过剩化学势之差（活度系数之比）取决于两种离子性质的不对称性：电荷、半径和水合自由能。
2014-09-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
How Molecular Chiralities of Bis(mandelato)borate Anions affect Their Binding Structures with Alkali Metal Ions and Microstructural Properties in Tetraalkylphosphonium Ionic Liquids
螺硼酸盐类无机电解质和离子液体具有优异的电化学和摩擦学性能，在工业应用中受到广泛关注。螺硼酸根阴离子的分子手性对这些离子材料的微观结构和宏观功能有着重要的影响，因此需要有一个基本的认识。在目前的工作中，我们进行了量子化学计算，以解决结合强度和配位结构的手性bis（mandelato）borate（[BMB]）阴离子与代表性的碱金属离子，以及电子性质的碱金属离子-[BMB]离子对复合物。优化的[BMB]构象被归类为V形，弯曲，扭曲的结构与不同的静电势轮廓，构象能量，和不同的碱金属离子-[BMB]结合结构。由于优先阳离子- $π$相互作用，碱金属离子与V形[BMB]构象异构体中的苯基具有额外的缔合。此外，通过原子间相互作用，研究了[BMB]阴离子的分子手性对[BMB]离子液体热力学和微观结构的影响。[BMB]阴离子中的氧原子与阳离子中的氢原子之间存在竞争性氢键相互作用，这取决于[BMB]阴离子的分子手性和空间位阻效应。然而，[BMB]阴离子的分子手性对四烷基鏻 [BMB]离子液体的液体密度和阴离子中的硼原子围绕阳离子中的磷原子的空间分布的影响可以忽略不计。扩大四烷基鳞阳离子尺寸导致增强的阳离子-阴离子氢键和库仑相互作用，由于增强的非极性网络中的极性基团在异质IL矩阵的隔离。
2020-01-26 cond-mat.soft physics.chem-ph
Dipolar solvent contributions for transient nanoscale electroosmotic flow
Department of Mechanical Engineering, TU Darmstadt（达姆施塔特工业大学机械工程系）；ElectroSoft Labs LLP, Mumbai, India（印度孟买 ElectroSoft Labs 有限公司）
研究通过引入偶极子溶剂物理，揭示了纳米尺度电渗流中分子溶剂结构对电渗流的影响，发现电渗流迁移率可减少50%。
2026-08-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Explicit Solvents Reverse Temperature Dependence of Phase Behavior in Charged Fluids
California Institute of Technology（加州理工学院）
该研究通过分子动力学模拟和平均球近似，发现 explicit溶剂的离子-偶极耦合会反转带电流体的相行为温度依赖性，使原本隐式溶剂理论预测的LCST变为UCST，揭示了多体关联的关键作用。
2026-10-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Dynamic correlations in a polar fluid: confronting stochastic density functional theory to simulations
本文发展随机密度泛函理论描述Stockmayer流体的极化动力学，推导纵向和横向极化涨落的解析表达式，并通过引入Kirkwood因子修正理论，实现了与Brownian Dynamics模拟的定量一致。
2025-07-22 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.comp-ph
