Fluctuation induced effects in confined electrolyte solutions
我们研究限制在两个平行的，接地的金属板之间的电解质系统，使用场理论的方法截断在一个循环的顺序。对于对称电解质，离子的密度分布是不均匀的，在系统的中心具有最大值。对于不对称电解质，系统不再是局部中性的，并且存在非零静态电势。此外，金属板的表面变得带电。当极板间距大于屏蔽长度时，电荷分布出现双峰，在系统中心有一个局部极小值。当板被浸没在本体电解质溶液中时，在它们之间产生类似于卡西米尔力的吸引性波动诱导力。然而，与卡西米尔力不同的是，这种吸引力在零分离极限中有一个有限的极限，并且在大分离时与分离成反比地衰减。
2003-11-17 cond-mat.soft
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
Forces between Silica Particles in Isopropanol Solutions of 1:1 Electrolytes
采用基于原子力显微镜的胶体探针技术研究了异丙醇溶液中二氧化硅表面的相互作用。特别是，1：1的电解质对二氧化硅颗粒之间的相互作用的影响进行了研究。在这些系统中发现了过多的不同的力。即，范德华力，双层，有吸引力的非DLVO，排斥溶剂化，阻尼振荡相互作用观察。测得的双层排斥的衰减长度基本上大于从标称盐浓度计算的德拜长度。这些偏差是由醇溶液中明显的离子配对引起的。在低于10 nm的分离，观察到额外的吸引力和排斥力的非DLVO力。前者可能是由强离子吸附引起的电荷不均匀性引起的，而后者则源于异丙醇分子靠近表面的结构化。最后，在增加浓度的过渡从单调到阻尼振荡的相互作用被发现。
2020-06-05 cond-mat.soft
Theory and simulation of electrokinetic fluctuations in electrolyte solutions at the mesoscale
电解质溶液在储能器件中起着重要的作用，其性能高度依赖于亚微米尺度的电动过程。虽然波动和随机特性在小尺度下变得更加关键，但长程库仑相互作用对具有波动流体动力学和静电相互作用的流体系统的理论分析和模拟提出了特殊的挑战。在这里，我们提出了一个理论框架的基础上的Landau-Lifshitz理论推导出封闭形式的表达式的波动相关的电解质溶液中，表明显着不同的去相关过程的离子浓度波动从流体动力学波动，这为理解耦合的波动流体动力学和电动力学的传输现象提供了见解。此外，我们还分别用含显式离子的分子动力学和含半隐式离子的介观荷电耗散粒子动力学（cDPD）模拟了涨落电动力学系统，发现局域电荷密度的空间概率密度函数在亚纳米尺度下服从Gamma分布（即，0.3 nm）并收敛到纳米尺度以上的高斯分布（即，1.55 nm），表明存在一个下限的长度尺度的中尺度模式使用高斯起伏。通过全原子MD和介观cDPD模拟计算了流体动力学和电动力学涨落的时间关联函数，与基于线性化涨落流体动力学理论的理论预测结果吻合较好.
2021-07-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
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
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
A van der Waals free energy in electrolytes revisited
被认为是由两个平行的平面分开的三个电解质的系统。每个区域由介电常数和德拜-休克尔制度中的库仑流体描述。Mahanty和Ninham在他们的著作《色散力》中给出了这个系统的范德华自由能。我们重新推导这个自由能通过不同的方法，使用线性响应理论和静电麦克斯韦应力张量获得色散力。
2006-02-15 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
Coupled concentration-charge dynamics in asymmetric 1:1 electrolytes, local transient response and fluctuations
Princeton University（普林斯顿大学）
本研究通过理论与模拟分析，揭示了不对称电解质中浓度与电荷动力学的耦合机制，探讨了电场对电荷传输和波动的影响，为电解质应用提供了新的理论框架。
2026-01-20 cond-mat.soft
Fluctuations of a driven membrane in an electrolyte
我们开发了一个模型驱动的细胞-或人工膜的电解质。通过施加DC电场或通过浓度梯度使系统远离平衡，这使得离子流过特定的离子传导单元（代表泵、通道或天然孔）。我们考虑了平面几何和Debye-Hückel区域的情况，得到了Stokes流体力学中的膜运动方程。在稳定状态下，施加的电场导致靠近膜的电荷积累，这与平衡情况类似，可以用重整化膜张力和弯曲模量来描述。然而，相对于平衡的情况下，我们发现新的条款中的膜运动方程，特别是出现在平衡的情况下。我们表明，这些条款导致在某些条件下的不稳定性。
2006-09-20 cond-mat.soft
Surface forces generated by the action of electric fields across liquid films
我们探讨了力的产生和表面相互作用时产生的电场施加在流体膜。使用表面力天平（SFB），我们直接测量跨电介质和电解液的交叉圆柱几何形状的两个电极之间的力。在电介质膜的情况下，电极之间的场施加力，这可以很好地解释使用经典表达式和没有拟合参数。然而，当电极被电解质膜分开时，交变电场引起基本上偏离电解质的计算静态响应的力。力的大小比预测的要大，相互作用可以从吸引力转变为排斥力。此外，在电解质中接近稳态发生在$10^2$ - $10^3$ ~s，这与系统的充电和粘性时间尺度相比非常慢。在AC电场中的非平凡电解质响应，在这里直接测量，可能是最近几个报告的基础上的意想不到的和分叉的力量驱动胶体在AC领域。我们的测量建议的方法来控制胶体和软物质使用电场，以及提供一个直接测量的长度和时间尺度相关的交流电化学和电动系统。
2019-04-07 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
Screening length for finite-size ions in concentrated electrolytes
经典的Debye-Huckel（DH）理论清楚地解释了电解质溶液中屏蔽的起源，并且对稀电解质溶液也适用。虽然德拜屏蔽长度随离子浓度而减小，并且与离子尺寸无关，但最近的表面力测量表明，对于浓溶液，屏蔽长度呈现相反的趋势;它随离子浓度而增加，并且取决于离子尺寸。屏蔽长度通常由电解质溶液对试探电荷的响应来定义，但可以等效地从电荷-电荷关联函数导出。通过超越DH理论，我们预测了离子尺寸对电荷-电荷关联函数的影响。一个简单的修改的库仑相互作用内核，以考虑排除的体积相邻的离子产生非单调依赖的筛选长度（相关长度）的离子浓度，以及阻尼电荷振荡高浓度。
2019-10-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Solvent-induced memory effects in a model electrolyte
Sorbonne Université（索邦大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）
本文研究了极性溶剂中离子波动的理论机制，通过构建布朗粒子模型和随机密度泛函理论，推导出离子电荷密度的广义 Langevin 方程，揭示了溶剂介导的记忆效应，并通过 BD 模拟验证了动态电荷结构因子，预测了慢速溶剂中离子动力学的两步松弛现象。
2026-10-30 cond-mat.soft physics.chem-ph
Suppression of electroconvection due to van der Waals attraction of polymer additives towards the metal electrode
可充电电池中的电对流增强了电极表面处的枝晶的生长。向电池中的电解质中添加低分子量聚合物导致在电极附近形成较高聚合物浓度的薄层。这是由于金属电极和溶解在电解质中的聚合物之间的范德华吸引力。范德华力作为电解质上的恢复体力，并反对扰动的增长。使用线性稳定性分析，我们表明，这个力反对电对流。这增加了电对流开始所需的临界电压。
2022-10-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Charged Plate Beyond Mean-field: One-loop Corrections by Salt-density Fluctuation
我们提出了一个精确的场论制定的波动，一般不对称，盐密度在带电板的存在。得到了非线性Poisson-Boltzmann方程作为我们的场论作用量的鞍点。针对对称盐的情形，系统地计算了电解质涨落对自由能量密度的一阶修正，并给出了解析表达式.我们发现，对于低到中等盐密度的系统，波动修正的自由能敏感地依赖于盐的浓度以及它们的电荷价。此外，我们发现，电解质的波动导致两个点电荷之间的静电斥力减少时，他们接近的充电板。
2006-03-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Primitive Model Electrolytes in the Near and Far Field: Decay Lengths from DFT and Simulations
最近的实验观察的启发，在浓电解质中的极大的衰变长度，我们重新审视限制原始模型（RPM）的水电解质。我们调查的单体离子密度分布的渐近衰减长度的RPM与平面电极接触，使用经典的密度泛函理论（DFT），并比较这些与相应的两体关联函数在散装系统的衰减长度，在以前的积分方程理论（IET）的研究。采用广泛的分子动力学（MD）模拟来补充DFT和IET预测。我们的DFT计算采用三种不同的（现有的）方法的离子之间的静电相互作用：一个基于最简单的平均场处理库仑相互作用（MFC），而其他两个采用平均球近似（MSA）。MSAc仅调用MSA体直接关联函数，而MSAu还包含MSA体内能。虽然MSAu产生的配置文件，同意最好的MD模拟在近场，在远场，我们观察到的衰减长度是一致的IET，MSAc，MD模拟之间，而那些从MFC和MSAu偏离显着。使用DFT我们计算的溶剂化力，这直接关系到表面力的实验。我们发现，它的衰变长度是既不定性也不定量接近实验中测得的大衰变长度，并得出结论，后者不能占的原始模型。在表面力测量中发现的异常大的衰减长度需要一个超越原始模型的解释。
2021-03-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Global space correlations of polarization, charge density, and electric field in electrolytes under the fixed-potential condition
Kyoto University（京都大学）
研究在固定电势条件下，稀释电解质中极化、电荷密度和电场的热涨落及其空间相关性，揭示了电极间薄膜厚度对这些物理量全局相关性的影响及有效介电常数的表达式。
2026-05-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Frequency-Dependent Conductivity of Concentrated Electrolytes: A Stochastic Density Functional Theory
Tel Aviv University（特拉维夫大学）；University of Chicago（芝加哥大学）；Université de Paris-Saclay, CEA, CNRS（巴黎萨克雷大学、法国原子能和替代能源委员会、法国国家科学研究中心）
本文基于随机密度泛函理论研究离子溶液的频率依赖导电性，揭示了低浓度和高浓度电解质中导电性与频率的关系，扩展了经典Debye-Falkenhagen理论。
2024-08-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Direct measurements of the effects of salt and surfactant on interaction forces between colloidal particles at water-oil interfaces
胶体颗粒之间的力量在癸烷-水界面，在低浓度的一价盐（NaCl）和表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）的存在下，在水的亚相，已使用激光镊子进行了研究。在不存在电解质和表面活性剂的情况下，颗粒相互作用表现出长程排斥，但不同的颗粒对的相互作用的变化被发现是相当大的。因此，对几个粒子对取平均值被认为是必要的，以获得可靠的评估盐和表面活性剂的影响。之前已经提出，排斥与油相中少量解离电荷之间的静电相互作用一致，导致随着距离的-4次方衰减，并且不存在电解质浓度的任何影响。然而，目前的工作表明，增加电解质浓度确实产生，平均而言，与电解质浓度的相互作用力的大小减少。这意味着水侧的电荷也对静电相互作用有显著贡献。SDS浓度的增加导致相互作用力的类似减小。此外，固定SDS浓度下的排斥力随着时间的推移而降低。最后，测量三体相互作用提供了洞察的各向异性的相互作用的性质。在油-水界面处的颗粒之间的独特的时间依赖性和各向异性相互作用允许定制悬浮结构的聚集动力学和结构。
2007-09-07 cond-mat.soft
Analysis of electrolyte transport through charged nanopores
我们重新审视了经典的问题，电解质溶液的流动通过带电的毛细管纳米孔或纳米管所描述的毛细管孔模型（也称为“空间电荷”理论）。该理论假设非常长且薄的孔隙，并使用一维通量-力形式主义，其将通量（电流、盐通量、流体速度）和驱动力（电势差、盐浓度、压力）联系起来。我们分析的一般情况下，重叠的双电层的孔隙和非零轴向盐浓度梯度。3 $\times$ 3矩阵与这些数量表现出昂萨格对称性，我们报告了一个显着的新的简化对角元素有关的轴向盐通量的化学势的梯度。我们证明了昂萨格对称性在变量变化下保持不变，我们通过变换到Gross和Osterle（1968）给出的不同的通量-力矩阵来说明这一点。毛细管孔模型非常适合描述用于电动能量转换和水脱盐的带电膜或纳米流体装置的非线性响应，只要横向离子分布保持在局部准平衡。作为一个例子，我们评估电力生产从盐浓度差通过反向电渗析，使用效率与功率图。我们表明，由于毛细孔模型允许在盐浓度的轴向梯度，部分回路电流，盐通量或流体流动可以在孔隙中发展。使用简化模型预测宏观输运性质，其中假定电势和浓度随径向坐标不变（“均匀电势”或“细毛细孔”模型），接近完整模型的结果。
2019-08-15 cond-mat.soft physics.chem-ph
Interaction between two overall neutral charged microscopically patterned surfaces
本文结合经典密度泛函理论与蒙特卡洛模拟，研究电解质溶液中异质带电图案化表面间的相互作用，揭示了畴尺寸、电荷构型及体相浓度对渗透压的影响规律。
2023-07-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Theory of hydrodynamic forces in electric double layers
提出双电层排水流中水动力力理论，明确电动与扩散动力学力，预测扩散动力学刚度长程衰减，可无参数检验输运理论。
2025-03-31 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Temporal response of the conductivity of electrolytes
研究任意大小外电场突变下电解质电流的时间响应，利用含流体动力学相互作用的随机密度泛函理论，发现电场开启与关闭时电流分别呈代数和指数弛豫，此差异源于非线性效应。
2023-01-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stochastic density functional theory for ions in a polar solvent
针对现有电解质随机密度泛函理论忽略溶剂极性的问题，研究从微观原理推导了适用于极性溶剂中离子的显式SDFT理论，计算相关可观测量并明确了各因素对电解质动力学的影响，为理解离子与环境涨落的耦合提供支撑。
2025-03-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Nonequilibrium Phenomena in Driven and Active Coulomb Field Theories
经典的库仑气体模型是统计物理学中最通用的框架之一，它将许多不同领域的大量现象联系起来。到目前为止，对这个模型的非平衡推广研究得少得多。随着当代对主动和驱动系统的大量研究，人们自然会期望这种具有长程库仑相互作用的系统的概括将为有趣的发展形成一个肥沃的操场。在这里，我们提出了两个由长程相互作用系统中的非平衡涨落引起的新的宏观行为的例子，即：（1）由外部电场和在受限Casimir几何中的相关涨落诱导力驱动的强电解质中的非屏蔽长程关联，和（2）在细胞的趋化反应中结合粒子极性的自趋化模型中的非平衡临界行为。这两个系统都有其组成颗粒之间的非局部库仑样相互作用，即在驱动电解质的情况下的静电相互作用，以及在自趋化系统的情况下由快速扩散信号介导的趋化力。这里提出的结果暗示了丰富的现象学的非平衡效应，可以产生强烈的波动在库仑相互作用系统，和丰富的各种潜在的未来方向，这是讨论。
2022-07-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
On the molecular correlations that result in field-dependent conductivities in electrolyte solutions
利用响应理论和非平衡系综重权的最新进展，我们研究了动态和静态的相关性，引起一个电场依赖的离子电导率在电解质溶液中。我们考虑的解决方案建模与隐式和显式溶剂，具有不同的介电特性，并在多个浓度。隐式溶剂模型在低浓度和小的介电常数表现出强烈的场依赖性的电导率。我们将这些结果与Onsager-Wilson理论的Wien效应进行了比较，该理论在低浓度和高静态介电常数下提供了定性一致的预测，但与这些制度不一致。的起源的差异被发现在这些条件下增加离子相关性。显式溶剂效应的作用，以抑制非线性响应，产生一个弱的场依赖性的电导率的范围内的物理可实现的场强。通过分解相关的时间关联函数，我们发现电导率对电场的不敏感性是由于溶剂中离子所受的持续摩擦力。我们的研究结果说明了非平衡响应理论在合理化非线性传输行为的效用。
2021-06-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Correlation decoupling of Casimir interaction in an electrolyte driven by external electric fields
研究外电场平行施加于电解质时对热卡西米尔相互作用的影响，发现电场诱导长程排斥力按$1/H^3$标度，小场下效应为$E^2$量级，大场下饱和，归因于离子电荷涨落的解耦。
2025-01-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Description beyond the mean field approximation of an electrolyte confined between two planar metallic electrodes
我们研究了限制在由两个接地的金属平行电极组成的宽度为$W$的平板中的电解质。我们开发了一个描述这个系统在一个低耦合制度超出平均场（泊松-玻尔兹曼）近似。有两种方法来模拟金属边界：作为理想导体，其中电势为零，它不波动，或作为良好的导体，其中平均电势为零，但电势的热波动不为零。后一种模式更为现实。对于理想导体模型，我们发现，分离压力是积极的表现为$1/W^3$为大的分离与前因子是普遍的，即独立的系统的微观构成。对于良导体边界，分离压力是负的，并且对于大的$W$，分离压力具有指数衰减。我们还计算了电解质内部的密度和电势分布。这在两种模式中是相同的。如果电解质是电荷不对称的，我们发现系统不是局部中性的，并且在任何电极和系统内部之间建立非零的电势差，尽管两个电极都接地。
2004-05-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Correlation-induced viscous dissipation in concentrated electrolytes
针对现有模型难以复现浓电解质粘度实验数据的问题，本研究采用随机密度泛函理论方法，建立粘度修正与液体结构因子的关联并推导出解析表达式，其预测在全温度、全盐浓度范围与实验定量吻合，为理解高浓强关联体系的纳米尺度动力学提供了依据。
2024-01-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Scaled charges for ions: an improvement but not the final word for modeling electrolytes in water
Universidad Complutense de Madrid（马德里康普顿斯大学）；Universidad Politécnica de Madrid（马德里理工大学）
本文研究了标定电荷对NaCl和KCl在水中的力场建模的影响，发现不同电荷值对不同性质有不同效果，0.75电荷首次高精度重现NaCl溶液的粘度和扩散系数。
2025-12-27 cond-mat.soft
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
Solving Lyapunov equations for electrically driven ternary electrolytes -- application to long-range van der Waals interactions
本文针对电驱动三元电解质，将Lyapunov方程约化为N个线性方程，并用于计算两板间长程范德华力，发现其依赖离子扩散系数，体现非平衡本质。
2025-05-19 cond-mat.soft
Linear response functions of an electrolyte solution in a uniform flow
我们研究了一种稀的一价电解质溶液的稳态响应的外部源与恒定的相对速度的流体。该源被视为三个扰动的组合：作用在流体上的外力、外部施加的离子化学势和外部电荷密度。的线性响应函数得到解析，可以解耦成三个独立的条款，对应于（i）流体流量和压力，（ii）总离子数密度和电流，和（iii）电荷密度，静电势和电流。它示出了如何均匀流打破平衡的径向对称的响应函数，导致离子云和静电势，偏离标准的德拜-休克尔结果的失真。运动电荷的电势在其运动方向上是欠屏蔽的，而在相反方向和法向平面上是过屏蔽的。结果，在远离带电源的地方感应出未屏蔽的偶极电场和电流。我们与我们的一般形式主义的几个实验设置，如胶体沉降。
2018-08-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Mutual effect of charge- and number-density correlations in ionic liquids and concentrated electrolytes
在Gaussian近似下研究浓离子系统关联函数，考虑涨落贡献后发现结果无显著变化，并推导振荡与单调衰减的必要条件，指出需超越该近似以验证渐近衰减行为。
2025-06-25 cond-mat.soft
Nanoscale Electroviscous Lift Force
State Key Laboratory of Structural Chemistry, Fujian Institute of Research on the Structure of Matter, Chinese Academy of Sciences（中国科学院福建物质结构研究所）；Laboratoire Ondes et Matière d’Aquitaine, CNRS/University of Bordeaux（波尔多大学）；School of Physics, Beihang University（北京航空航天大学）
本研究通过原子力显微镜直接测量并量化了纳米尺度电粘性升力力，揭示了其与距离、速度和粒子大小的关系，并首次发现升力力随速度增加而饱和。
2026-10-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
A Simple Method to Determine Critical Coagulation Concentration from Electrophoretic Mobility
临界凝聚浓度（CCC）是颗粒分散体的关键参数，因为它提供了电解质浓度的阈值极限，高于该阈值极限，分散体由于快速颗粒聚集而不稳定。提出了一种计算方法来预测CCC值，而不需要测量粒子的聚集率，仅使用电泳迁移率数据。该模型依赖于DLVO理论，包括来自排斥双层力和吸引范德华力的贡献。计算和以前报道的实验CCC数据相同的颗粒之间的比较表明，该方法表现良好，在存在的单和多价电解质提供DLVO粒子间的力量是占主导地位的。该方法适用于各种成分、形状和尺寸的颗粒。
2020-04-24 cond-mat.soft
Frequency and field-dependent response of confined electrolytes from Brownian dynamics simulations
使用布朗动力学模拟，我们调查的约束，表面上的吸附和离子-离子相互作用的响应上的限制电解质溶液振荡电场在垂直于限制壁的方向。非平衡模拟允许表征线性和非线性制度之间的过渡时，改变所施加的场的幅度和频率，但线性响应，其特征在于由频率依赖的电导率，更有效地预测从平衡电流波动。为此，我们（重新推导和）使用格林-久保关系适合过阻尼动力学，这不同于标准的牛顿或欠阻尼朗之万动力学。这个表达式突出了潜在的布朗涨落和粒子之间的相互作用以及与外部势的相互作用的贡献。虽然在文献中已经知道，但到目前为止，该关系很少被使用，超出静态极限以确定有效扩散系数或DC电导率。频率依赖的电导率总是衰减，从一个类似体的行为在高频率下的一个消失的电导率在低频率下，由于由壁的限制的载流子。我们讨论了这两个制度之间的交叉的特征，最重要的是如何交叉频率取决于约束距离和盐浓度，以及吸附在墙上可能会导致显着的变化，在高和低频率的事实。相反，我们的研究结果说明了通过分析频率依赖性电导率来获得壁之间的扩散、电荷弛豫和吸附信息的可能性。
2023-03-09 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.comp-ph
Electrostatic correlation induced ion condensation and charge inversion in multivalent electrolytes
双电层的研究是胶体和界面科学的核心。标准的平均场Poisson-Boltzmann（PB）理论不能模拟许多源于离子关联的现象。一个重要的例子是多价电解质溶液中双电层的电荷反转或过充电。现有的理论，旨在包括相关性不能捕捉盐浓度的电荷反转的非单调依赖性，因为他们没有系统地占相关性从表面到体的不均匀性和排除离子和溶剂分子的体积效应。在这项工作中，我们修改高斯重整化涨落理论，包括排除体积效应来研究离子凝聚和电荷反转。一个边界层的方法是准确地模拟巨大的差异，在离子之间的相关性凝聚层附近的表面和扩散层外。该理论用于研究多价电解质及其混合物中的电荷反转。我们预测的表面电荷诱导形成的三维凝聚层，这是必要的，但不足以电荷反转。的有效表面电位的值被发现依赖于非单调的散装盐浓度。我们的研究结果还表明，在一价和多价电解质混合物中的电荷反转的非单调减少。我们的工作是第一个定性再现实验和模拟观察，并解释了基本的物理。
2022-09-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Immersed boundary method for dynamic simulation of polarizable colloids of arbitrary shape in explicit ion electrolytes
提出一种GPU加速的谱精度particle-mesh-Ewald浸入边界方法，模拟显式离子电解质中任意形状可极化胶体的极化、受力与动力学。
2024-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Direct measurement of the attractive electrosolvation force between a pair of colloidal particles
本研究通过光学成像直接测量了带电胶体颗粒间的吸引力，发现其范围比预期更长，揭示了溶剂分子在界面处的取向作用及颗粒表面化学性质对相互作用的影响。
2026-01-13 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-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
Exact expressions for the mobility and electrophoretic mobility of a weakly charged sphere in a simple electrolyte
我们提出了（渐近）的精确表达式的迁移率和电泳迁移率的弱电荷的球形粒子在$1:1$电解质溶液。这是通过解析求解关于电场和非电力的控制电势和流体流动的电和流体动力学方程来完成的。由此产生的公式是繁琐的，但完全明确和琐碎的计算。在粒子非常小的情况下，与德拜屏蔽长度相比，（$R \ll r_D$）我们的结果再现了经典Debye和Onsager理论的适当极限，而在非常大的粒子情况下（$R \gg r_D$）我们恢复了Levich（1958）发现的非单调电荷依赖性以及Long，Viovy和Ajdari（1996）给出的标度估计，同时添加之前未知的系数和校正。我们的解决方案的主要适用性条件是在这个意义上，筛选保持线性的电荷小。
2014-01-21 cond-mat.soft
Fluctuations of the Casimir-like force between two membrane inclusions
虽然卡西米尔力与它们的涨落是分不开的，但人们对软物质系统中的这些涨落知之甚少。我们使用膜应力张量来研究膜介导的类Casimir力的波动。这种方法使我们能够恢复两个夹杂物之间的Casimir力，并计算其方差。我们证明了Casimir力是由它的涨落决定的。此外，当夹杂物之间的距离d从无穷大减小时，卡西米尔力的方差减小为-1/d^2。这种距离依赖性与卡西米尔力本身有着共同的物理起源。
2010-06-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Ion-specific colloidal aggregation: population balance equations and potential of mean force
最近报道的胶体聚集数据获得不同的一价盐（NaCl，NaNO $_3$，和NaSCN），并在高电解质浓度匹配的随机解的主方程，以获得键的平均寿命和键形成概率。这是针对具有相似粒度和绝对电荷的阳离子和阴离子系统进行的。在Cl $^-$、NO $_3^-$、SCN $^-$系列之后，从动力学数据拟合程序获得的参数表明：i）对于两种胶乳，存在平均力势（PMF）势垒并且其有增加的趋势。ii）对于阳离子体系，接触时PMF的增加趋势，而对于阴离子体系，PMF的值几乎恒定。（三）次级极小值的深度呈下降趋势。这种复杂的行为通常由蒙特卡罗模拟支持，实施该模拟以获得浸入相应电解质溶液中的一对胶体颗粒的PMF。所有这些发现都与Derjaguin、Landau、Verwey和Overbeek理论的预测相反。
2014-12-27 cond-mat.soft
Asymmetric rectified electric and concentration fields in multicomponent electrolytes with surface reactions
本文通过正则摄动分析求解多组分电解质中的 Poisson-Nernst-Planck 方程，发现表面电化学反应可在离子扩散率相等时单独产生非对称整流电场和浓度场，并推导其解析表达式，为胶体组装和电化学器件中的电解质输运提供了新机制解释。
2023-08-11 cond-mat.soft physics.chem-ph
Screening Lengths in Ionic Fluids
离子流体中相关性的衰减是软物质物理学中的一个经典问题，它支持从控制胶体自组装到电池和超级电容器的应用。传统的智慧，基于分析无溶剂电解质模型，表明物种之间的所有关联函数在渐近远场极限中以共同的衰减长度衰减。尽管如此，溶剂存在于许多电解质系统中。我们表明，使用分析理论和分子动力学模拟，多个衰变长度可以共存的渐近极限，以及在中间距离，一旦被认为是硬球溶剂。我们的分析提供了一个解释，最近观察到的结构力的不连续变化的离子液体-溶剂混合物的薄膜的组成是不同的，以及重新架构最近的争论在文献中的屏蔽长度在浓缩电解质。
2018-08-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Underscreening and hidden ion structures in large scale simulations of concentrated electrolytes
Debye-Hückel理论预测的静电屏蔽长度随着离子强度的增加而减小，但最近的实验发现，在浓电解质中，屏蔽长度反而会增加。这种现象被称为欠屏蔽，被认为是由离子-离子相关性和短程力（例如离子之间的排斥体积相互作用）引起的。我们使用布朗动力学来模拟一个版本的限制性原始模型的电解质在很宽的范围内的离子浓度，离子强度，和离子排除体积半径的二元电解质。我们测量的电荷-电荷之间的相关性在散装离子的衰减，并将其与实验发现的缩放趋势和确定在某些弱耦合理论的离子-离子相关性进行比较。此外，我们发现，额外的大规模离子结构出现在高浓度。在这种制度下，从电荷-电荷关联函数计算的振荡频率不占主导地位的静电相互作用，而是排除体积相互作用和离子直径的顺序上的振荡周期。我们还发现，共享相同电荷的离子的最近邻相关性从小浓度时的负向高浓度时的正向转变，表示形成小的、电荷相同的离子簇。我们的结论是，局部电荷密度的增加，由于这些集群的形成和宏观带电表面的拓扑约束，可以帮助解释实验观察到的欠屏蔽的程度。
2021-09-04 cond-mat.soft
Variational approach for electrolyte solutions: from dielectric interfaces to charged nanopores
发展了一种变分理论来研究电解质溶液，由相互作用的点状离子在溶剂中，在存在介电不连续性和电荷的边界。三个重要的和非线性的静电效应引起的这些接口考虑：表面电荷引起的静电场，溶剂化能量由于离子云，和图像电荷排斥。因此，我们的变分方程超越了平均场论.盐浓度，离子价态，介电跳跃，和表面电荷的影响进行了研究，在两种几何形状。i）具有不对称电解质的单一中性空气-水界面。由于共离子和反离子的不同镜像电荷排斥，建立了电荷分离和静电场。电荷分布和表面张力计算和比较以前的近似计算。对于靠近带电表面的对称电解质溶液，其特征在于两个区域。在第一个，与耦合参数的对数成比例的大小，强的图像力施加总离子排斥，而在第二区的平均场方法适用。ii）限制在两个介电界面之间的对称电解质作为纳米孔离子排斥的简单模型。研究了膜电荷对反离子的排斥和吸引之间的竞争。对于小的表面电荷，反离子分配系数随着孔径的增加而减小，直到临界孔径，与中性膜相反。对于较大的孔径，整个系统表现得像一个中性孔。变分法的预测也进行了比较MC模拟和观察到一个很好的协议。
2010-03-31 cond-mat.soft
Fluctuations of Fluctuation-Induced "Casimir" Forces
嵌入在相关介质中的物体所经历的力经历了热波动-所谓的波动-诱导力-实际上本身就是一个波动量。我们计算了相应的概率分布，并表明它是一个以著名的卡西米尔力为中心的高斯分布，具有非通用的标准差，通常可以和平均力本身一样大。这些结果的相关性的波动引起的力的实验测量进行了讨论，以及测量仪器的有限的时间分辨率的影响。
2002-08-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
How individual vs shared coordination governs the degree of correlation in rotational vs residence times in a high-viscosity lithium electrolyte
Indian Institute of Technology Gandhinagar（印度理工学院甘地纳加尔分校）
研究通过分子动力学模拟揭示了高粘度锂电解质中，G4与TFSI在配位方式上的差异如何影响离子旋转与停留时间的相关性。
2026-02-14 cond-mat.soft physics.chem-ph
A neural density functional for polymer electrolytes with exact structure and transferable Coulomb coupling
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Suzhou Institute for Advanced Research, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学苏州高等研究院）；Suzhou Big Data & AI Research and Engineering Center（苏州大数据与人工智能研究与工程中心）
该研究开发了一种保结构神经密度泛函，可准确预测聚合物电解质的离子结构与响应，具备空间可迁移性，性能优于同类架构。
2026-10-26 cond-mat.soft cs.LG cs.NA
