Nonlinear Dielectric Decrement of Electrolyte Solutions: an Effective Medium Approach
本文基于有效介质理论推导方程，研究高盐度下电解质溶液介电常数的非线性递减，发现部分脱水是主因，且脱水起始体积分数具有盐特异性并与溶剂化自由能相关。
2025-05-18 cond-mat.soft
Long-range electrostatic interactions between like-charged colloids: steric and confinement effects
在修正的Poisson-Boltzmann理论的框架内，考虑微离子的空间效应，我们证明了分析，在封闭的电解质中浸没的电荷相同的胶体之间的有效对相互作用是排斥的。我们的方法包括和扩展以前已知的结果的情况下，完全限制，并进一步纳入了有限大小的微离子，这是不存在的标准泊松-玻尔兹曼理论。
1999-09-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Comment on "Long-range electrostatic interactions between like-charged colloids: Steric and confinement effects"
在最近的一项研究[Phys.Rev.E60，6530（1999）]中，Trizac和Raimbault表明，即使考虑到微离子的大小或限制圆柱体的有限纵向延伸，浸入圆柱形限制电解质中的带电胶体之间的有效对相互作用仍然是排斥的。与他们的主张相反，我们认为有限纵向约束的情况下并不总是产生排斥相互作用，为了说明这一点，我们还提供了一个简单的例子。
2001-04-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Dielectric response of the water hydration shell of an ion: a field theory approach
这项工作的目标是提出一个简单的连续模型，捕捉水的介电特性在纳米尺度。我们写一个静电能量作为一个功能的极化场包含一个长期的$P^4$和非本地高斯条款。这样的哈密顿量可以再现水的两个关键性质：在强静电场存在下水的极化响应的饱和度和溶剂分子的纳米偶极相关性，从而改变长程范德华相互作用。该模型探讨了两个基本方面，必须包括在隐式模型的电解质在纳米尺度的静电相互作用的相关描述。
2019-04-08 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
Interactions of neutral semipermeable shells in asymmetric electrolyte solutions
我们研究了中性半渗透球壳在电解质溶液中的离子平衡和相互作用，包括聚离子。虽然壳是不带电的，但只有一种类型的电解质离子可以渗透它们，从而导致系统中的空间电荷分离。这引起壳内的电荷积累和浓度依赖性壳电势的建立，其转化为相邻壳之间的分离压力。这些都是量化的使用Poisson-Boltzmann和积分方程理论。特别是，我们表明，在低价电解质的情况下，壳之间的相互作用是排斥性的，可以足够强，以稳定壳分散体。相反，多价离子溶液中的电荷相关效应导致壳层之间的吸引，从而导致它们的聚集。
2012-07-22 cond-mat.soft
Specific Features of Motion of Cations and Anions in Electrolyte Solutions
本文研究了电解质稀水溶液中离子和水分子的迁移性（每个离子至多有15个水分子）。结果表明，水分子和离子的迁移率系数以及水分子的自扩散系数的行为是由其硬壳的半径，而不是由氢键网络的影响。它建立了水化效应对系统的密度和水分子的自扩散系数的影响不超过百分之几的微观概念的基础上，它表明，不同的行为的$\rm K^{+}$阳离子和$\rm F^{-}$阴离子具有相同的刚性半径是在很好的协议与具体功能的分子间相互作用所描述的广义Stillinger-David势。
2012-03-17 cond-mat.soft physics.chem-ph
Structural and Dynamical Crossovers in Dense Electrolytes
Korea Institute of Energy Technology (KENTECH)（韩国能源技术研究院）；Jeju National University（济州国立大学）；Pusan National University（釜山国立大学）
研究通过分子动力学模拟揭示了高浓度电解质中结构与动力学相变的机制，发现离子-溶剂耦合对屏蔽和动力学行为有显著影响。
2026-01-16 cond-mat.soft physics.chem-ph
Theory of electrolyte solutions in a slit charged pore: effects of structural interactions and specific adsorption of ions
本文基于Blossey模型研究带电狭缝孔中电解质，纳入离子结构、位阻及孔壁吸引作用，推导分离压表达式并揭示小孔宽下双电层导致的极小值及其增强与偏移。
2023-06-27 cond-mat.soft
Speciation and hydration forces in sodium carbonate/bicarbonate aqueous solutions nanoconfined between mica sheets
研究了云母片间纳米受限空间中碳酸盐/碳酸氢盐溶液的物相与水化力，发现碳酸氢盐的存在导致云母表面电荷变化及水化力特征。
2025-12-03 cond-mat.soft
Effective interactions between fluid membranes
自洽理论提出的一般问题的相互作用起伏的流体膜的约束，他们不相互渗透。我们通过一个精确的泛函积分表示来实现空间位阻，并通过鞍点近似将其转换为一个新的有效空间位阻。发现空间位能由两种贡献组成：一种是由膜的零模波动产生的，另一种是由热弯曲波动产生的。对于横截面积为$S$的膜，我们发现弯曲波动部分与膜间分离$d$成比例，对于$d \ll \sqrt{S}$为$d^{-2}$，但对于$d \gg \sqrt{S}$则与$d^{-4}$成比例，而空间位能的零模式部分始终成比例，为$d^{-2}$。对于膜相互作用完全通过空间位势，我们得到封闭形式的表达式的有效相互作用势和均方根波动幅度$σ$，它变得很小，在低温$T$和/或大的弯曲刚度$κ$。此外，对于$d \ll \sqrt{S}$，$σ$按$d$缩放，但对于$d \gg \sqrt{S}$，在$\sqrt{k_{\rm B} T S/κ}$处饱和。此外，使用变分高斯理论，我们应用我们的自洽处理研究膜间的相互作用受到三种不同类型的潜力：（i）~的Moreira-Netz潜在的一对强带电的膜与干预解决方案的多价抗衡离子，（ii）~一个有吸引力的方井，（iii）~的Morse势，和（iv）~的结合水化和范德华相互作用。
2015-08-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-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
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
Anomalous Ion Confinement Penalties and Giant Ion-Screening Effects in One-Dimensional Nanopores
Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）
研究发现一维纳米孔中离子限制效应与离子屏效应的相互作用，揭示了电解质对离子限制效应的浓度依赖性影响。
2026-03-12 cond-mat.soft
Extension of the primitive model by hydration shells and its impact on the reversible heat production during the buildup of the electric double layer
最近，实验测量了在氯化钠溶液中双电层（EDL）累积期间的可逆热产生[Janssen等人，物理修订信函119，166002（2017）]并与来自密度泛函理论和分子动力学模拟的理论预测相匹配[Glatzel et al.，J. Chem.Phys.154，064901（2021）]。在后者中，发现离子与电极壁的空间相互作用（导致所谓的Stern层）足以解释实验结果。由于仅检查了受限原始模型中的对称离子尺寸，因此调查导致修改的Stern层的不相等离子尺寸的系统是有益的。在这项工作中，我们探讨了离子不对称性对每个电极的可逆产热的影响。在这种情况下，我们进一步研究了原始模型的扩展，其中离子的水化壳可以逃避在电极的壁附近。我们发现一个强烈的依赖系统参数，如颗粒的大小和总体积所采取的颗粒。在这里，我们甚至发现了在充电期间一个电极被加热而另一个电极同时被冷却的情况，而总的来说，两个电极一起表现得与已经提到的实验结果非常相似。因此，在实验中也应该分别测量每个电极的热产生。通过这种方式，我们提出的模拟电解质的某些成分的重要性可以在实验上得到证实或排除，最终导致对EDLs物理学的更深入理解。
2022-01-21 cond-mat.soft
Low temperature behaviour and glass line of the symmetrical colloidal electrolyte
我们报告的低温行为的胶体电解质的分子动力学模拟，其中的静电相互作用建模使用有效的屏蔽相互作用的装置。在以前的工作中，我们发现了一个区域的气液共存位于低$T$ -低$ρ$区域。在远低于临界温度的温度下，系统不能达到平衡，即气-液转变被阻止。已经确定了两种不同的机制导致停滞：最低$T$中的凝胶化和中间$T$值处的拥挤，后者与双结点和玻璃线之间的交叉点相关。为了测试后者，在这个交叉点附近的胶体电解质的动力学已经计算和比较的理想MCT的普遍预测。在其他玻璃形成液体中，我们发现这个平均场论和这个复杂系统的动力学之间的良好协议，虽然它失败的过渡。有趣的是，在该区域，我们发现该系统的动力学主要由空间相互作用驱动，显示出排斥性胶体玻璃的所有典型性质。最后，等扩散系数线表明，在这个系统与短程吸引力，没有重入玻璃现象，而不是单组分系统。
2007-01-17 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
Theory of cell membrane interaction with glass
细胞膜与玻璃的相互作用有三种方式-紧密和松散的粘附，由排斥分开。解释包括水合作用，本文评估的离子相关和离子屏蔽静电，和电磁波动的距离的函数之间的表面的压力。结果与紧密粘附能（0.5-3 vs 0.4-4 mJ/m2）、脱离压力（7.9 vs 9 MPa）和峰值排斥（3.4-7.5 vs 5-10 kPa）的数据一致，也匹配排斥的距离依赖于主要来自波动的空间压力的重整化。
2021-03-08 cond-mat.soft physics.bio-ph
Differential Capacitance of Electric Double Layers: A Poisson-Bikerman Formula
提出了一个计算双电层微分电容的Poisson-Bikerman（PBik）公式。PBik理论是经典泊松-玻尔兹曼理论的推广，以包括不同大小的离子和水的不同空间能量，类似于不同电荷离子的不同电能。在这个分子平均场论中，水和离子的间隙空隙有它们的物理体积，就像它们在分子动力学模拟中一样。从任意形状和体积的离子和水的费米分布导出的PBik公式简化为从等尺寸离子的晶格模型导出的Bikerman-Freise公式。由古伊-查普曼公式预测的DC曲线是U形的（对于具有零体积和非常稀的溶液的点状离子）。随着离子和水的体积分数从零到中等值再到大值，曲线从U形变为骆驼形（双峰），然后变为钟形（对于有限尺寸离子）。该过渡的特征在于临界电压和拐点电压的颗粒体积分数。这些电压确定描述在高场条件下填充在EDL的凝聚层中的离子和水的空间/电荷竞争和饱和性质的空间能和电能。在这些条件下，空间能与电能一样重要。PBik从不对称尺寸离子和水之间微妙平衡的空间相互作用计算对称DC曲线，就像KPF 6在水溶液中的实验数据一样。它计算不对称曲线，并捕获离子液体中具有不同体积或电荷的离子的微妙平衡的空间或电相互作用。
2021-01-28 cond-mat.soft
On the Coupling between Ionic Conduction and Dipolar Relaxation in Deep Eutectic Solvents: Influence of Hydration and Glassy Dynamics
我们已经研究了离子电导率和偶极重取向动力学的原型深共晶溶剂（DES），乙醇，水溶液中，通过使用介电谱在宽范围的频率（MHz-Hz）和温度范围从128至283 K。水在DES中的分数系统地变化，以覆盖不同的制度，从纯DES和其水在DES混合物稀释的电解质溶液。根据这些参数，不同的物理状态，包括低粘度液体，过冷粘性液体，非晶态固体和冷冻浓缩溶液进行了检查。的离子电导率和reorientational松弛都表现出玻璃态动力学的特征，可以量化的偏离Arrhenius温度依赖性和非指数衰减的松弛函数。在DES包水方案（< 40重量%）和DES包水方案（> 40重量%）之间发生转变，在DES包水方案中偶极弛豫和离子电导率保持彼此成反比，在DES包水方案中观察到明显的旋转-平移解耦。这表明，对于低水含量，在本研究所涵盖的时间尺度上（~10-6 s至1 s），乙醇水溶液的旋转和传输特性服从经典的流体动力学标度，尽管这些系统可能是空间微观异质性。一个分数缩放中观察到的DES在水中的制度，由于形成一个最大的冷冻浓缩DES水溶液与冷冻水域在低于环境温度下共存。
2021-03-26 cond-mat.soft
Replica RISM molecular solvation theory for electric double layer in nanoporous materials
本文提出Replica RISM-KH-VM分子溶剂化理论，用于预测和解释纳米孔材料中电解质溶液的结构、热力学与电化学，并揭示了双电层电势降、渗透压项和溶剂化化学势对纳米孔系统机制的共同主导作用。
2025-06-25 cond-mat.soft
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
Influence of solvent granularity on the effective interaction between charged colloidal suspensions
我们研究了溶剂粒度对两个带电胶体粒子之间的有效力的影响，通过计算机模拟的原始模型的强不对称电解质与明确添加硬球溶剂。除了分子振荡力几乎接触胶体所产生的溶剂和反离子分层，反离子被吸引到胶体表面的溶剂耗尽提供了一个简单的统计描述的水合作用。这反过来又对更大距离的有效力有重要影响，与基于原始模型的预测相比，有效力大大减少。当这些力是排斥性的，长距离行为可以描述一个有效的汤川对潜在的溶剂重整化电荷。作为胶体体积分数和添加的盐浓度的函数，这种溶剂重整化电荷的行为定性类似于通过泊松-玻尔兹曼细胞模型，但有定量的差异。另一方面，对于二价抗衡离子和纳米尺寸的胶体，水合作用可能导致相互吸引的过屏蔽胶体，而原始模型产生排斥力。所有这些新的影响可以通过溶剂平均原始模型（SPM），这是从完整的模型，通过整合出的溶剂自由度。SPM用于访问较大的胶体颗粒，而无需明确模拟溶剂。
2000-08-27 cond-mat.soft
Effect of Added Salts on the Interfacial Dynamics of Monovalent Metal Ions and Model Water-Soluble Polymers
National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；Wesleyan University（卫斯理安大学）
本研究通过分子动力学模拟揭示单价盐对水溶性聚合物界面水合层动力学的影响，发现纳米尺度动态水合层迁移率梯度遵循通用函数形式，为理解离子特异性效应提供重要进展。
2026-10-06 cond-mat.soft
Electrostatic solvation free energies of charged hard spheres using molecular dynamics with density functional theory interactions
确定水溶液中单离子的溶剂化自由能是物理化学中最基本的问题之一，但仍有许多未解决的问题。特别是，分解成简单和直观的贡献的溶剂化自由能的能力将有重要的影响模型的电解质溶液。在这里，我们提供的各种类型的单离子溶剂化自由能的定义基于不同的模拟协议。采用密度泛函理论相互作用势结合分子动力学模拟（DFT-MD）计算了带电硬球的溶剂化自由能，并与Born（线性响应）模型进行了比较，分离了电荷和空穴的影响.我们表明，使用未校正的埃瓦尔德求和导致非物理值的单离子溶剂化自由能和充电的阳离子的自由能是近似线性的函数的电荷，但有一个小的非线性小阴离子。用量子力学确定的硬球的电荷水合不对称性（CHA）比类似的真实离子大得多。这表明，真正的离子，特别是阴离子，是显着更复杂的比简单的带电硬球，一个常用的表示。
2017-07-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
The role of correlation and solvation in ion interactions with B-DNA
核酸周围的离子气氛在生物功能中起着重要作用。大规模的显式溶剂模拟加上实验分析，如异常小角X射线散射（ASAXS）可以提供重要的见解，这种气氛的结构和能量，但时间和资源密集型。在本文中，我们使用经典的密度泛函理论（cDFT）探索离子之间的平衡，离子-DNA，离子-水，离子-离子之间的相互作用在离子气氛中的RbCl，SrCl $_2$，和CoHexCl $_3$（钴六氨氯化物）周围的B-型DNA分子。通过模拟和实验ASAXS曲线之间的比较来评估cDFT计算的准确性，表明准确的模型应考虑离子-离子相关性和离子水合力、DNA拓扑结构以及DNA链上电荷的离散分布。正如预期的那样，这些计算揭示了DNA周围单价、二价和三价阳离子分布之间的显著差异。大约一半的DNA结合的Rb $^+$离子渗透到DNA的小沟中，一半吸附在DNA链上。对于较大的Sr $^{2+}$离子，小沟中的阳离子分数降低，对于CoHex $^{3+}$离子，小沟中的阳离子分数变为零，它们都吸附在DNA链上。CoHex $^{3+}$离子的分布主要由库仑和空间相互作用决定，而离子相关力在单价Rb $^+$分布中起核心作用，离子相关力和水合力的组合影响DNA周围的Sr $^{2+}$分布。
2015-12-06 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Electrostatic Interactions and Electro-osmotic Properties of Semipermeable Surfaces
我们考虑两个带电荷的半透膜，其中绑定散装电解质溶液和分离的薄膜的无盐液体。小的反离子渗透到间隙中，这导致系统中的空间电荷分离。为了量化这个问题，我们定义了一个有效的表面电荷密度的假想的不可渗透的表面，它模仿了一个实际的半透膜，大大简化了分析。有效电荷取决于分离，通常与真实电荷不同，甚至可以是相反的符号。从非线性Poisson-Boltzmann方程的精确解和渐近解出发，我们得到了体系中的势分布和反离子的分布。然后，我们推导出明确的公式，在间隙中的分离压力和电渗速度，并表明，两者都是由有效的表面电荷。
2016-07-13 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
Capacitance and Structure of Electric Double Layers: Comparing Brownian Dynamics and Classical Density Functional Theory
本文研究了水电解质双电层的结构和微分电容。我们考虑由球形阳离子和阴离子组成的双电层电容器（EDLC），它们被限制在平面阴极和阳极之间的介电连续体中。该模型系统包括空间以及库仑离子-离子和离子-电极相互作用。我们比较计算昂贵，但“精确”，布朗动力学（BD）模拟与近似的，但便宜，基于经典的密度泛函理论（DFT）的计算结果。优秀的整体协议被发现为一个大的系统参数$-$，包括浓度，离子的大小和价不对称性，施加的电压，和电极间距$-$提供的正则系综的BD模拟和巨正则系综的DFT之间的差异被适当地考虑。特别地，在固定离子数下的差分电容$C_N$和固定离子化学势下的差分电容$C_μ$之间进行仔细区分。此外，我们推导和利用它们的热力学关系。将来这些关系也可用于比较和对比。
2021-03-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Ion specificity of confined ion-water structuring and nanoscale surface forces in clays
离子特异性和相关的Hofmeister效应，普遍存在于含水系统中，可以在水合粘土中产生壮观的后果，其中离子特异性纳米级表面力可以决定土壤和沉积物的大规模内聚，溶胀和收缩行为。我们已经使用了半原子的计算方法和检查钠，钙和铝抗衡离子限制与水之间的带电表面的粘土材料的代表，表明离子水结构在纳米级的限制是在粘土颗粒之间的表面力的起源本质上是离子特定的。当带电表面强烈约束离子和水时，净压力的振幅和振荡自然地从静电和空间效应的相互作用中出现，这不能被现有的理论捕获。增加限制和表面电荷密度促进离子-水结构，其越来越偏离离子的本体水合壳，是强烈的各向异性和持久性的，并且自组织成优化的、几乎固体状的组件，其中几乎没有任何游离水留下。在这些条件下，由于水的介电屏蔽大大减少和高度组织化的水离子结构，带电表面之间可能存在强烈的吸引力相互作用。通过解开这些纳米级相互作用的离子特异性的性质，我们提供的证据表明，离子特定的溶剂化结构确定的限制是在粘土中的离子特异性的起源，并可能在更广泛的范围内的封闭的含水系统。
2022-04-04 cond-mat.soft physics.chem-ph
Learning classical density functionals for ionic fluids
本文将机器学习cDFT方法从短程作用体系扩展到离子流体，利用神经网络学习局部直接相关函数与密度分布关系，并以平均场方式处理长程相互作用，成功准确描述了电解质溶液和离子液体的结构与热力学性质。
2025-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Incorporating Ion-Specific van der Waals and Soft Repulsive Interactions in the Poisson-Boltzmann Theory of Electrical Double Layers
针对修正泊松-玻尔兹曼理论未纳入范德华力与软排斥作用的缺口，提出纳入12-6伦纳德-琼斯势的PB-LJ方法，分析不同相互作用对双电层结构的影响，提升了模型与实验微分电容数据的一致性。
2023-02-15 cond-mat.soft physics.chem-ph
Dynamic clay microstructures emerge via ion complexation waves
粘土控制着岩石圈中碳、水和营养物质的运输，促进云的形成，并通过水合矿物界面之间的相互作用润滑断层滑动。由于粘土矿物的结构是无序的、弯曲的和动态的，因此很难对其进行建模。因此，在粘土矿物-水界面的相互作用已近似使用基于云母单晶和原子模拟的双电层模型。我们发现，波的络合偶极子在动态弯曲的接口创建一个紧急的远程力量，驱动剥离和restacking随着时间和长度尺度，没有捕获在现有的模型。曲率使静电相互作用以与平面表面根本不同的方式离域，改变了结合到层的凸侧和凹侧的离子的比率。低剂量能量过滤低温电子断层扫描的多重散射重建使离子复合物和电解质分布在水合和弯曲的矿物界面上的直接成像成为可能，其分辨率超过微米长度尺度。层剥落和重新堆叠突然和反复的时间尺度，强烈依赖于反物质的身份，表明粘土中的弹性，静电和水化力之间的强耦合，促进集体重组以前被认为是一个功能，只有活性物质。
2020-12-16 cond-mat.soft
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
Solvent-induced ion clusters generate long-ranged double-layer forces at high ionic strengths
本研究针对高盐浓度下电解质静电相互作用的反常欠屏蔽现象，通过拓展受限原始模型并结合巨正则模拟，揭示了溶剂诱导离子团簇及团簇间相互作用对长程双层力的关键影响。
2025-08-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
