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
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
Structure and transport properties of poly(ethylene oxide) based cross-linked polymer electrolytes -- A Molecular Dynamics Simulations study
我们提出了一个广泛的分子动力学（MD）模拟研究的聚（环氧乙烷）（PEO）为基础的密集交联聚合物，专注于结构性能以及在锂盐的存在下的系统动力学。出于对具有短PEO链的网络的实验发现的动机，我们采用LiTFSI（双（三氟甲磺酰基）酰亚胺锂）和LiDFOB（二氟硼酸锂）的组合。最近，已经表明这种多盐体系优于经典的单盐体系（Shaji等人，储能材料，2022，44，263）。为了分析微观情况，我们采用最初为非交联聚合物电解质或共混物开发的分析模型（Maitra等人，物理学评论快报，2007，98，227802和Diddens等人，J.电化学索科，2017，164，E3225-E3231）。排除非常短的PEO链，局部动力学相比，线性PEO只是略有限制，并不显着依赖于网络结构。锂离子在PEO链之间的转移和沿着聚合物主链的运动可以通过所采用的盐来控制。
2022-08-29 cond-mat.soft physics.chem-ph
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
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
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
Molecular Simulation of Electrode-Solution Interfaces
许多关键的工业过程，从电力生产、转换和储存到电催化或一般的电化学，依赖于在金属电极和电解质溶液之间的界面处发生的物理机制，由双电层的概念概括，其中电子在金属侧上和离子在液体侧上的积累/耗尽。虽然静电相互作用对电极-电解质界面的结构、热力学、动力学和反应性起着至关重要的作用，但这些性质也关键地取决于离子和溶剂的性质以及金属本身的性质。这样的界面对建模提出了许多挑战，因为它们是量子化学与统计物理学相遇的地方。在本综述中，我们探讨了最近的进展与经典分子模拟的电极-电解质界面的描述和理解，重点是平面界面和溶剂型液体，从纯溶剂到水在盐电解质。
2020-08-27 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.comp-ph
Molecular insights into the physics of poly(amidoamine)-dendrimer-based supercapacitors
增加双电层电容器（EDLC）（也称为超级电容器）中的能量密度仍然是一个活跃的研究领域。具体地，需要设计和发现具有增强的电化学存储容量的电极和电解质材料。在这里，使用完全原子分子动力学（MD）模拟，我们研究了超支化的“聚（酰胺胺）（PAMAM）”树枝状聚合物作为电解质和电极涂层材料在石墨烯基超级电容器的性能。我们使用两种不同的建模方法，即恒定电荷法（CCM）和恒定电位法（CPM）的电容器的性能进行了研究。这些模拟有助于直接计算电荷密度、静电势和电场，从而计算差分电容。我们发现，与基于裸石墨烯电极的水性EDLC相比，电极和电解质中树枝状聚合物的存在分别使电容增加约65.25%和99.15%。进一步的分析表明，这些增加是由于增强的静电屏蔽和重组的双层结构的树枝状聚合物为基础的电解质。
2022-10-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A molecular perspective on coordination, screening, and emergent length scales in lithium electrolytes
Univ. Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；CEA（法国原子能和替代能源委员会）；IRIG-MEM-LSim；Univ. Savoie Mont Blanc（萨瓦蒙布朗大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Grenoble INP（格勒诺布尔国立理工学院）；LEPMI；CEA, LITEN（CEA-LITEN）；Laboratory of Physical Chemistry, Department of Chemistry, University of Ioannina（约阿尼纳大学化学系物理化学实验室）
本文通过分子视角提出统一的多尺度框架，揭示高浓度下锂电解质中配位、离子成对、聚集及集体动力学的耦合机制，强调需同时调控短程配位、介观组织和集体静电响应。
2026-07-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
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
Interplay of Structure and Dynamics in Solid Polymer Electrolytes: a Molecular Dynamics Study of LiPF6/polypropylene carbonate
Univ. Grenoble Alpes, Univ. Savoie Mont Blanc, CNRS, Grenoble INP, LEPMI（格勒诺布尔阿尔卑斯大学、萨瓦勃朗峰大学、法国国家科学研究中心、格勒诺布尔理工学院、低温与分子物理研究所）
本研究通过分子动力学模拟探讨了固态聚合物电解质中结构与动力学的关系，发现离子相关性对电导率有重要影响，并揭示了在不同温度下离子迁移行为的变化。
2026-01-06 cond-mat.soft physics.chem-ph
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
Quadrupolar $^{23}$Na$^{+}$ NMR Relaxation as a Probe of Subpicosecond Collective Dynamics in Aqueous Electrolyte Solutions
核磁共振弛豫法是一种提取动态信息的有力工具。然而，对于通过四极机制弛豫的许多离子，获得与分子运动的联系是具有挑战性的，所述四极机制由电场梯度波动介导并且缺乏详细的微观描述。对于钠离子在电解质水溶液中，我们结合从头算计算来解释电子云效应与经典的分子动力学采样长时间的波动，并获得在宽的浓度和温度范围内与实验吻合良好的弛豫速率。我们证明，四极核弛豫对以前基于水重新取向或团簇旋转的模型未捕获的亚皮秒动力学敏感。虽然离子影响整体的水阻滞，实验趋势主要是解释动力学的前两个溶剂化壳钠，其中主要含有水。因此，这项工作铺平了道路，定量了解电解质和生物电解质系统中的四极松弛。
2022-12-26 cond-mat.soft physics.chem-ph
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
Ionic association and Wien effect in 2D confined electrolytes
本研究结合分子动力学模拟与解析理论，发现二维受限电解质中离子会发生类Kosterlitz-Thouless相变的缔合，其解离引发非普适的第二维恩效应与离子库仑阻塞，二维推广的Onsager理论可解释该非线性输运，为新型纳米流体器件设计提供依据。
2025-01-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Ion Clusters and Networks in "Water-in-Salt Electrolytes"
盐包水电解质（WiSE）是一类超浓缩电解质，在锂离子电池中取代有机电解质方面表现出很大的希望。在极高的盐浓度的WiSE，离子缔合比简单的离子对描述更复杂。事实上，WiSE中可以存在大的分支簇，并且超过临界盐浓度，可以自发形成无限的离子网络。在这项工作中，我们简化了我们最近开发的可逆离子聚集和凝胶化的热力学模型，专门为WiSE定制。我们的简化理论只有少数几个参数，所有这些参数都可以很容易地从模拟中确定。我们的模型是能够定量再现人口的不同大小的离子簇的盐浓度的函数，离子凝胶化的临界盐浓度，和离子的分数纳入离子凝胶，从分子模拟三个不同的锂基WiSE观察。离子缔合和凝胶化的程度极大地影响溶液的有效离子强度、已知支配固体-电解质界面的化学性质的活性阳离子的配位环境以及电解质中所有物质的热力学活性。
2021-03-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
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
Temperature effects on the ionic conductivity in concentrated alkaline electrolyte solutions
碱性电解质溶液是可再充电电池和碱性燃料电池中的重要组分。由于离子电导率被认为是这些器件性能的限制因素，这些器件通常在升高的温度下操作，因此其温度依赖性是非常重要的。在这里，我们使用NaOH作为碱性电解质的一个典型例子，并为这个系统，我们已经进行了反应分子动力学模拟与实验验证的高维神经网络潜力来自密度泛函理论计算。结果发现，在浓NaOH溶液中，升高的温度提高了质子转移对离子电导率的贡献和能斯特-爱因斯坦关系的偏差。预计这些发现对于基于碱性电解质溶液的电化学装置具有实际意义。
2019-12-02 cond-mat.soft physics.chem-ph
Two-component electrolyte solutions with dipolar cations on a charged electrode: Theory and computer simulations
用于能量转换和储存的先进电化学装置的开发需要对电极反应进行微调，这可以通过改变电极/溶液界面结构来实现。特别地，在碱金属盐电解质的情况下，双电层（EDL）组成可以通过引入可以具有极性片段的有机阳离子（例如室温离子液体阳离子）来管理。为了探索这种方法，我们开发了一个理论模型，预测简单的（碱）阳离子与偶极（有机）的EDL内的有效替换。对于分子偶极矩（$2-4~D$）的典型值，该效应在表面电荷密度高于30 $μC/cm^2$时表现出来。我们表明，该系统的预测行为与分子动力学模拟的结果定性一致。
2020-07-01 cond-mat.soft
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
Bruce-Vincent transference numbers from molecular dynamics simulations
本文利用 Onsager 系数推导浓电解质的 Bruce–Vincent 迁移数，并以 PEO-LiTFSI 为例说明可借此校准 MD 模拟并预测真实迁移数。
2023-04-26 cond-mat.soft physics.chem-ph
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
Decoding the Competing Effects of Dynamic Solvation Structures on Nuclear Magnetic Resonance Chemical Shifts of Battery Electrolytes via Machine Learning
本研究通过机器学习预测LiFSI/DME电解质中动态$^7$Li核磁共振化学位移，揭示两种竞争溶剂化结构在高浓度下的优势转变，解释化学位移反常逆转，为电解质设计提供分子级见解。
2025-04-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci 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
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
Underscreening in concentrated electrolytes
电解质对表面电荷的屏蔽以及由此产生的带电物体之间的相互作用能在从生物分子相互作用到能量存储的场景中具有根本的重要性。传统观点认为，相互作用能随着物体分离呈指数衰减，衰减长度是离子浓度的递减函数;因此，在浓电解质中，相互作用可以忽略不计。与此传统的智慧，我们已经表明，通过表面力测量的衰减长度是一个增加的函数的离子浓度和Bjerrum长度的浓缩电解质。在本文中，我们报告的表面力测量直接测试的Bjerrum长度的屏蔽长度的缩放。此外，我们确定的浓度依赖性的屏蔽长度和经验测量的活度系数和微分电容之间的关系。屏蔽长度对离子浓度和Bjerrum长度的依赖性可以通过基于物理直觉的简单标度推测来解释，即溶剂分子而不是离子是浓电解质中的载流子。
2017-01-27 cond-mat.soft physics.chem-ph
The Role of Energy Scales for the Structure of Ionic Liquids at Electrified Interfaces -- A Theory-Based Approach
离子液体作为电池电解质提供独特的本体和界面特性。我们的连续体方法自然地描述了宏观尺度上的电解质。分子排斥的积分公式，这可以通过实验和理论方法定量确定，模型electrolyteon纳米尺度。在这篇文章中，我们执行一个系统的系列扩展的积分公式，推导出描述的化学势的高阶浓度梯度，并合理化外观的四阶导数算子在修改后的泊松方程，最近提出在这方面。通过这种方式，我们制定了严格的多尺度方法，从原子量子化学计算唯象连续模型。我们应用我们的广义框架，带电界面附近的离子液体，并进行解析渐近分析。描述离子之间的静电力、分子排斥和热运动的三种能量尺度决定了长程带电双层的形状和宽度。我们分类的电荷屏蔽机制依赖于系统参数介电性，离子大小，相互作用强度和温度。我们发现，在离子液体中的电化学双电层的电荷密度要么指数衰减，可以忽略分子排斥，或连续振荡。如果分子之间的排斥力与热能和库仑相互作用相当，则会发生跨越几个离子直径的电荷有序。最终，一旦分子排斥成为主导，则出现本体电解质相分离成离子层。我们的框架预测这三个阶段之间的准确的相边界作为温度，介电和离子尺寸的函数。
2022-11-29 cond-mat.soft physics.chem-ph
Importance of the ion-pair lifetime in polymer electrolytes
离子配对通常被认为是聚合物电解质体系中离子电导率降低的罪魁祸首。然而，这个简单的热力学图像不应该从字面上理解，因为离子配对是一种动力学现象。通过调节溶剂极性，构建了不同离子配对程度的PEO-LiTFSI模型体系，并利用分子动力学模拟研究了正负离子电导率$σ^\rm{d}_{+-}$与离子对$τ_{+-}$寿命之间的关系.发现存在两种不同的制度，其中$σ^\rm{d}_{+-}$分别与$1/τ_{+-}$和$τ_{+-}$成比例，后者是对总离子电导率有负贡献的长寿命离子对的特征。这表明，离子对是动力学上不同的溶剂极性，这使得离子对寿命非常重要，当讨论其在聚合物电解质系统中的离子传输的影响。
2021-08-28 cond-mat.soft physics.chem-ph
Ion pairing in model electrolytes: A study via three particle correlation functions
采用一种新的积分方程方法研究了限制原始模型（RPM）电解质中的离子配对。例如，Ornstein-Zernike积分方程的三点延拓（TPE）。在TPE方法中，得到了三粒子关联函数$g^{[3]}({\bf r}_{1},{\bf r}_{2},{\bf r}_{3})$。TPE的结果进行了比较，分子动力学（MD）模拟和其他理论。TPE和MD之间的良好协议被观察到的参数范围很广，特别是在标准积分方程理论失败，即。例如，低盐浓度和高离子价态。我们的研究结果支持离子对和对齐的离子复合物的形成。
2003-07-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Liquid Crystals with Patterned Molecular Orientation as an Electrolytic Active Medium
微尺度下流体和粒子的输运是基础科学和应用科学的重要课题。最成功的方法之一是使用电场，这需要系统携带或感应电荷。我们描述了一种通用的方法来产生电动流动，通过使用表面图案化的分子取向的液晶（LC）作为电解质。表面图案化通过光对准产生。在存在电场的情况下，空间变化的取向感生触发LC流动的空间电荷。活性图案化LC电解质将电能转化为LC流，并沿着预先设计的轨迹输送任何类型（流体、固体、气体）的嵌入颗粒，对这些颗粒和界面的电性质（电荷、极化率）没有限制。图案化的LC电解质表现出二次场的流速依赖性，它诱导持续的可控的旋转速度和方向，是典型的微米和纳米级混合应用的涡流。
2015-10-05 cond-mat.soft
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
Charging of Heated Colloidal Particles Using the Electrolyte Seebeck Effect
我们提出了一种新的驱动机制的胶体，这是基于Seebeck效应的电解质溶液：激光加热的非离子颗粒在其附近积累的净电荷Q，这是成比例的颗粒表面的多余的温度。相应的远程热电场提供了一个工具，用于控制与附近的珠或与其他分子溶质的相互作用。外部场Eext以取决于其尺寸和吸收性质的速度拖动热带电粒子;后一点可能与根据其电子能带结构分离碳纳米管特别相关。
2014-01-29 cond-mat.soft
Anomalous Underscreening in the Restricted Primitive Model
屏蔽不足是电解质中电荷相关性衰减慢于德拜长度的统称。异常屏蔽不足是指不能单独归因于空间相互作用的现象。浓缩电解质和离子液体的实验报告异常欠屏蔽，这是迄今为止尚未观察到的模拟。我们目前的分子动力学模拟结果显示异常欠屏蔽，可以连接到团簇形成。一个解释离子配对的理论证实了这一趋势。我们的研究结果挑战了对致密电解质影响能量储存和转换技术设计的经典理解。
2023-03-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
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
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
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
Heterogeneous surface charge confining an electrolyte solution
利用经典的密度泛函理论和基本测度理论研究了表面电荷分布不均匀的表面附近稀电解质溶液的结构.对于电解质溶液，这些不均匀性的影响特别强，因为相应的特征长度尺度是德拜长度，其与分子尺寸相比大。在这里，一个完全三维的调查进行，明确占溶剂颗粒，从而提供洞察离子-溶剂耦合所造成的影响。本研究介绍了一个通用的框架，分析了广泛的类型的表面电荷异质性，甚至超出了线性响应制度。这揭示了一个敏感的依赖性的数量密度分布的流体成分和静电势上的电荷的大小，以及在小尺度上的表面电荷图案的细节。
2020-06-22 cond-mat.soft
Effective medium theory of conduction in stretched polymer electrolytes
最近的实验观察拉伸聚合物电解质薄膜的聚环氧乙烷家庭的各向异性电导率进行了讨论。的主要实验观察，增强的离子扩散和导电性在拉伸方向和减少这些传输系数在正常方向上被解释在一个有效的两相模型。这个两相模型是基于这样的想法，即一个高导电相是与定向的分子结构，其中所包围的导电性差的边界区域。在微分有效介质理论（DEMT）的框架内评估该模型。在拉伸下，这些区域从球形变为长球形。计算的直流电导率张量和它的AC对应的拉伸参数的依赖性是与实验结果吻合得很好。
2002-02-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Can silica nanoparticles improve lithium transport in polymer electrolytes?
本文通过分子动力学模拟研究二氧化硅纳米颗粒对 LiTFSI-PEO 电解质锂输运的影响，发现纳米颗粒因占据非活性空间而降低电导率，并识别出浓度阈值上下的两种机制。
2024-02-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Measuring the characteristics of electroosmotic flow in a polyelectrolyte grafted nanopore by molecular theory approach
在本文中，我们提出了一个分子理论分析的离子和电位分布，电离度的聚乙烯（PE）刷，速度分布，体积流量，离子选择性，离子传导和平流的电渗流在聚酸（PA）/聚碱（PB）接枝纳米孔。生成的构象由旋转异构态模型用于执行的自由能功能的系统，包括从介电常数，电解质的pH值，接枝密度弱PE刷，离子分区和离子大小的变化所产生的玻恩能量的影响的最小化。然后，在考虑流体/壁面滑移的情况下，求解Navier-Stokes-Brinkman方程，得到速度场。此外，数值解的准确性进行检查，通过比较目前的离子电导率与现有的实验数据的纳米孔接枝与4PVP刷用作合成质子门控离子通道的结果。本方法的应用使我们能够描述的电渗流在PE接枝的纳米孔的电流体动力学特性的不同因素，包括电解质的pH值，本体盐浓度和PE刷的接枝密度。我们表明，感兴趣的量的依赖性基本上依赖于聚合物链的类型。例如，增加电解质的pH导致PA/PB刷中带电位点的程度增加/减少，并且PA/PB接枝纳米孔的离子选择性的大小随电解质的pH的变化存在最小/最大点。然而，对于两种类型的PA和PB接枝的纳米孔，离子传导和平流大致是本体盐浓度和PE层的低范围接枝密度的上升函数。
2020-06-30 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Local volume conservation in concentrated electrolytes is governing charge transport in electric fields
虽然在浓电解质（例如基于离子液体（IL））中的离子传输过程是密集研究的主题，但是守恒定律和参考系的作用仍然是争论的问题。采用电泳核磁共振，我们表明，动量守恒，一个典型的先决条件，在分子动力学（MD）模拟，是不支配离子输运。涉及密度测量，以确定不同的离子种类的摩尔体积，我们建议，当地的摩尔种类的体积守恒是离子输运的约束。实验量化的净体积通量被发现为零，这意味着一个非零的局部动量通量，在纯离子液体和离子液体为基础的电解质测试的各种浓度和化学成分。这个约束与不可压缩性是一致的，但与动量守恒的局部应用不一致。该约束影响迁移数的计算以及MD结果与实验结果的比较。
2022-08-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Conductivity enhancement in plastic-crystalline solid-state electrolytes
寻找新的离子导体，使储能设备的发展取得重大进展，是当前材料科学的一个具有挑战性的目标。除了离子液体或无定形离子导体等材料类别之外，所谓的塑性晶体（PC）已被证明是结合高导电性和有利的机械性能的良好候选者。PC由分子形成，其取向自由度仍然波动，尽管材料表现出明确的晶格。在这里，我们表明，在丁二腈，最突出的分子PC电解质中的Li+离子的导电性，可以提高几十年时，取代晶格中的部分分子由较大的。介电谱表明，这是伴随着一个更强的耦合的离子和reorientational运动。这些发现可以从优化的“旋转门”机制的角度来理解，为开发更好的固态电解质开辟了一条新的道路。
2015-06-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Understanding Ion Distribution and Diffusion in Solid Polymer Electrolytes
该研究通过粗粒化分子动力学模拟，建立了固态聚合物电解质中离子分布与传输的关联，提出相图并揭示了离子聚集体的转变，为提升离子电导率提供了设计策略。
2024-06-01 cond-mat.soft physics.app-ph
