Influence of solvent polarization and non-uniform ion size on electrostatic properties between charged surfaces in an electrolyte solution
本文利用平均场方法研究了两个带相同或相反电荷的表面在电解质溶液中的静电性质，考虑了溶剂极化和非均匀尺寸效应。应用自由能的形式主义占不平等的离子大小和取向有序的水偶极子，我们推导出耦合和自洽的方程来计算带电表面之间的静电性能。相似电荷表面的静电性质取决于电荷对的大小，而不是共离子的大小。此外，静电势和渗透压之间的类似充电表面被发现是增加与增加counterweight的大小。另一方面，相反电荷的表面之间的对应关系与正离子和负离子的大小有关。对于带相反电荷的表面，具有不相等离子尺寸的电解质的静电势、溶剂分子的数密度和相对介电常数关于带电表面之间的中心线不对称。对于任何一种情况下，溶剂极化的考虑结果在静电势和渗透压的降低相比，没有效果的情况下。
2022-02-10 cond-mat.soft physics.chem-ph
From solvent free to dilute electrolytes: Essential components for a continuum theory
对高浓度电解质和离子液体的实验观察越来越多，显示出与稀释或中等浓度电解质不同的定性特征，例如自组装，多次弛豫和欠屏蔽，这些都影响了流体/固体界面的出现，以及这些系统中的传输。由于这些现象没有被现有的平均场模型的电解质，有一个高度集中的电解质和离子液体的连续框架的最重要的需要。在这项工作中，我们提出了一个自洽的时空框架的三元组合物，包括离子和溶剂采用自由能，包括短期和长期的相互作用，以及通过Onsagers的关系耗散机制。我们表明，该模型可以描述多种体和界面形态在稳态。因此，不同形态出现的动力学过程变得与平衡自由能中指定的相互作用同样重要。模型方程不仅提供了超越斯托克斯-爱因斯坦-Smoluchowski关系的传输机制的见解，而且还能够在最近使用有机溶剂稀释离子液体的实验中观察到的非单调电屏蔽长度的全范围（三个不同区域）中进行定性恢复。
2017-12-10 cond-mat.soft physics.chem-ph
A Generalization of Shell Theorem. Electric Potential of Charged Spheres and Charged Vesicles Surrounded by Electrolyte
利用德拜屏蔽势，推广了牛顿壳定理，导出了计算电解质包围的带电球体的电势、电解质包围的两个同心带电球体的电势和高离子浓度电解质包围的带电脂质囊泡的膜电势的解析方程。通过数值积分，计算了在任何电解质浓度下脂质囊泡的电势。
2020-01-25 cond-mat.soft
Study of Interfacial Tension between an Organic Solvent and Aqueous Electrolyte Solutions Using Electrostatic Dissipative Particle Dynamics Simulations
采用静电耗散粒子动力学（DPD）模拟方法研究了有机溶剂与电解质水溶液界面性质的改变。本文考虑了Flory-Huggins \c{hi}参数与电解质浓度和种类的关系，利用活度系数计算了电解质组分的DPD排斥参数aij的参数化。进而，使用实验数据获得电解质的活度系数作为其浓度的函数，以估计\c{hi}参数，然后估计aij系数。我们通过研究正十二烷和水的混合物中的界面张力来验证这种参数化，改变不同无机盐（NaCl，KBr，Na 2SO 4和UO 2Cl 2）的浓度。还分析了正十二烷/水混合物中HCl的情况，并给出了结果。我们的模拟再现的实验数据与以前的工作很好的协议，表明使用的活动系数，以获得的排斥DPD参数aij作为浓度的函数是一个很好的替代这些类型的系统。
2012-11-28 cond-mat.soft physics.chem-ph
Modeling the Influence of Solvation on the Electrochemical Double Layer of Salt / Solvent Mixtures
本文将溶剂化相互作用引入电解质连续介质模型，研究盐/溶剂混合物中电化学双电层结构，发现盐浓度和离子-溶剂结合强度显著影响电极表面溶剂浓度及溶剂分解速率，从而实现对不同电解质双电层结构的定性预测。
2024-08-08 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
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
Influence of solvent polarization and non-uniform ionic size on electrokinetic transport in a nanochannel
本文采用考虑非均匀尺寸效应和溶剂极化效应的平均场论，研究了纳米流体通道中的电渗输运。我们看到，在给定的zeta电位的存在下，离子大小的增强总是降低了电渗速度，从而增加了静电势的大小，无论考虑溶剂极化。同时也证明了溶剂极化使静电势的大小和电渗速度都减小。此外，我们发现增加zeta电位不仅会增加离子尺寸效应，也会增加溶剂极化效应。此外，我们表明，减少体离子数密度的原因在中心线的电渗速度增加。比较了以乙醇为溶剂的电解质和水溶液电解质的性质。最后，我们研究了溶剂极化和离子尺寸对流动电位和电粘滞效应的影响。强调本研究可以提供一个很好的方法来控制纳米流体传输的生物和工业应用过多。
2022-02-14 cond-mat.soft
Electric energies of a charged sphere surrounded by electrolyte
本文利用壳定理的推广形式，导出了计算带电球体的电能和球体内外电解质场能的解析方程。这些电能被计算为电解质的离子浓度的函数。由于电解质对电荷-电荷相互作用的屏蔽效应，建立带电球所需的功（即总电荷-电荷相互作用能）随着电解质离子浓度的增加而降低。建立带电球所需的能量表现为电解质的场能和电解质离子的极化能之和。在离子浓度为零时，电解质的场能等于电荷-电荷相互作用能，而极化能为零。在高离子浓度下，50%的电荷-电荷相互作用能表现为离子的极化能，25%表现为球体内部电解质的场能，25%表现为球体周围电解质的场能。
2021-01-20 cond-mat.soft
Interaction energy between two separated charged spheres surrounded inside and outside by electrolyte
本文利用最近推广的牛顿壳定理，导出了计算两个内外被电解质包围的分离带电球之间的电相互作用能的解析方程。该电相互作用能被计算为电解质离子浓度、温度、球之间的距离和球的尺寸的函数。在相同的球之间的距离，相互作用能的绝对值随电解质离子浓度的增加而减小，随温度的升高而增加。在电解质离子浓度为零时，推导出的解析方程转化为库仑方程。最后，将解析方程推广到计算N个被电解质包围的带电球的电相互作用能。
2021-03-25 cond-mat.soft
Electrolyte solutions at heterogeneously charged substrates
利用经典的密度泛函理论研究了平面衬底上相互作用点的化学或电学非均匀分布对邻近流体数密度的影响。在电解质溶液的情况下，这种不均匀性的影响范围特别大，因为相应的相关长度尺度由德拜长度设定，德拜长度与分子尺寸相比较大。这里使用的DFT明确考虑溶剂颗粒，从而捕获现象，尤其是由于离子-溶剂耦合。本方法提供了封闭的解析表达式描述的化学和电气不均匀的墙壁的影响。孤立的δ-类相互作用，孤立的相互作用补丁，和相互作用网站的六边形周期性分布的分析揭示了一个敏感的依赖性的流体密度分布的类型的相互作用，以及对相互作用网站的大小和横向分布。
2018-04-03 cond-mat.soft
Explicit Solvent Theory of Salt-Induced Dielectric Decrement
我们介绍了一个场论电解质模型组成的结构溶剂分子和盐离子耦合的静电和硬核相互作用。在这个明确的溶剂理论，我们的特点是盐驱动的介电衰减超出弱耦合（WC）静电。WC近似的先前的形式主义是放松通过治疗盐电荷通过维里展开。这种维里方法使明确列入的多体盐-溶剂的相互作用，并直接导致实验观察到的线性衰减的电解质介电常数与添加稀盐。从我们的方法中出现的介电常数公式表明，溶剂介电常数的降低是由抑制溶剂的介电响应的极化电荷的盐屏蔽引起的。通过与实验的比较，我们还表明，盐修饰的介电常数公式可以同样地再现电解质介电常数随温度升高的衰减，介电衰减的热衰减，以及其与盐价的增强。我们的理论与这一广泛的实验趋势一致的定性协议指出，静电离子-溶剂相关性作为盐引起的介电衰减背后的主要机制。
2022-02-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Interaction energy between two charged spheres surrounded by electrolyte. The smaller sphere located inside the larger sphere
本文利用最近推广的牛顿壳定理[3]，导出了计算两个带电球体间电相互作用能的解析方程，其中一个小球位于一个较大的球体内，每个球体的内外都被电解质包围。该电相互作用能被计算为电解质离子浓度、温度、中心之间的距离和球体尺寸的函数。在球心之间的距离相同时，相互作用能的绝对值随电解质离子浓度的增加而减小，随温度的增加而增加。在电解质离子浓度为零时，导出的解析方程转化为壳定理的结果。最后，分析方程被推广到计算一个大的带电球体和N个小的带电球体（位于大球体内）之间的总电相互作用能，其中球体被电解质包围。
2021-04-08 cond-mat.soft
Comment on "Nonlocal statistical field theory of dipolar particles in electrolyte solutions" by Y.A. Budkov
Budkov的文章介绍了溶剂显式静电学的非局域场论模型。尽管本文详细介绍了有关该主题的早期文献，但遗漏了我们几年前发表的一系列文章。因此，手稿基本上是重新推导，而没有提到我们第一次得出的几个结果。
2018-12-18 cond-mat.soft
Impedance of the free surface of liquid electrolytes
由于簇带电核及其溶剂化壳层的相对运动而产生的电解质中的所谓结构共振（SR）的观察的可能性被证明。讨论的方法认为SR的谐振贡献的频率依赖性的电磁波与自由电解质表面相互作用的反射（透射）系数。特别令人感兴趣的是观察SR的多个带电粒子在电解质中提供直接的信息上的单个集群的电荷。同样重要的是其他不那么突出的细节与移动的带电集群在电解质中的波相互作用有关的形成和复杂的性质的频率依赖性的带电集群相关的质量。
2011-11-14 cond-mat.soft
Influence of asymmetric depletion of solvents on the electric double layer of charged objects in binary polar solvent mixture
对于由离子和两种极性溶剂组成的二元溶剂混合物，带电物体附近的双电层不仅受到二元溶剂组成的强烈影响，而且还受到溶剂性质如溶剂分子的体积和偶极矩的强烈影响。考虑到溶剂的大小和溶剂偶极子的取向有序性的差异，我们从理论上得到了溶剂和离子在平面几何和平均场方法中的空间分布函数的一般表达式。虽然专注于长程静电相互作用，我们忽略了短程相互作用，如优先溶剂化，我们的方法预测了一个不对称的耗尽两种溶剂从带电的表面和行为的降低介电常数的二元溶剂混合物。此外，我们认为，耗尽的关键因素是溶剂的偶极矩与溶剂体积的比例。讨论了二元溶剂组成、溶剂体积和溶剂偶极矩对溶剂数密度、介电常数和微分电容的影响。我们的结论是，占极性溶剂之间的体积和偶极矩的差异是必要的新方法来代表更现实的情况，如优先溶剂化。
2022-02-10 cond-mat.soft
Screening of ion-ion correlations in electrolyte solutions adsorbed in charged disordered matrices: Application of replica Ornstein-Zernike equations
将吸附在带电无序基质中的电解质的复制品Ornstein-Zernike方程应用于模型，其中两个子系统由携带单个（正或负）电荷的点组成。虽然整个系统是电中性的，但每个子系统都有净电荷。本研究的结果进行了比较与先前获得的，在这样一个系统中的相互作用被认为是相同的情况下的电中性子系统。
2021-10-09 cond-mat.soft
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
A modified Poisson-Boltzmann theory: Effects of co-solvent polarizability
在本文中，一个场论的方法考虑明确的共溶剂与非零偶极子和极化率张量，我们推导出一个修改的Poisson-Boltzmann方程。应用修正的Poisson-Boltzmann方程，我们制定了一个广义的Gouy-Chapman理论的情况下，当电解质溶液与极性共溶剂具有大的极化率混合。我们表明，共溶剂浓度的增加以及共溶剂的极化率导致显着增加的微分电容在足够高的表面电位的电极，而该公司的静电势变得相当长的范围。相反，增加的永久偶极子的共溶剂只有微弱的影响的微分电容。
2015-07-27 cond-mat.soft
Three-phase contact line and line tension of electrolyte solutions in contact with charged substrates
采用经典的密度泛函理论，在晶格模型下，研究了电解质溶液的气液界面与带电平面基底相交形成的三相接触线.分析了衬底电荷密度和溶液离子强度对三相接触线的本征结构和相应的线张力的影响。我们发现一个负的线张力的所有值的表面电荷密度和考虑的离子强度。线张力的强度随着接触角的减小而减小，这是通过改变温度或衬底电荷密度实现的。
2015-11-16 cond-mat.soft
Computing the Helmholtz Capacitance of Charged Insulator-Electrolyte Interfaces from the Supercell Polarization
在带电的固体电解质界面处的双电层（EDL）的超级电池建模是一个挑战。由固定化学成分设置引起的EDL的净极化导致周期性边界条件下的未补偿EDL，并使亥姆霍兹电容的计算复杂化[Zhang和Sprik，Phys. Rev. B，94，245309（2016）]。在这里，我们提供了一个新的公式的基础上的超原胞极化在零电场$\bar{E} = 0$（即标准Ewald边界条件）来计算带电绝缘体-电解质界面的亥姆霍兹电容，并验证它使用原子模拟。结果表明，是独立的超晶胞尺寸。该公式给出了计算亥姆霍兹电容的捷径，而无需定位EDL的零净电荷状态，并且直接适用于任何标准分子动力学代码，其中静电相互作用由Ewald求和或其变体处理。
2018-07-20 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
Contact theorems for electrolyte-filled hollow charged nanoparticles: Non-linear osmotic pressure in confined electrolytes
本文基于空腔纳米壳接触定理分析平面、圆柱和球形带电中空纳米粒子内的受限电解质渗透压，揭示非线性极大值及 CCR、CO 现象。
2025-04-07 cond-mat.soft
Electrokinetic and hydrodynamic properties of charged-particles systems: From small electrolyte ions to large colloids
带电球形粒子分散体中的动力学过程在基础科学、技术和生物医学应用中都具有重要意义。存在大量的带电粒子系统，从纳米尺寸的电解质离子到微米尺寸的电荷稳定胶体。本文综述了浓颗粒体系线性输运系数计算理论方法的最新进展，重点是流体动力学相互作用和电动效应。考虑的传输特性是分散粘度，自我和集体扩散系数，沉降系数，和电泳迁移率和电导率的离子粒子物种在外部电场。我们的小组的进展也进行了讨论，包括一个新的模式耦合理论方法的导电扩散和粘弹性强电解质溶液。此外，结果提出的分散体的溶剂可渗透的颗粒，和颗粒与非零流体动力学表面滑移。离子微凝胶的浓度依赖性的溶胀进行了讨论，以及一个深远的动态标度行为有关的胶体长时间到短时间的动态。
2013-09-13 cond-mat.soft
Electrostatic interactions in charged nanoslits within an explicit solvent theory
在偶极Poisson-Boltzmann理论，包括静电相关性，我们考虑明确的溶剂结构对溶剂和离子分配局限于带电纳米孔的影响。我们开发了一个松弛计划的解决方案，这个高度非线性积分微分方程的静电势。该方案是以前介绍的简单平面（S。Buyukdagli和Ralf Rupsey，J.Chem.Phys.140，234903（2014））与纳米缝几何结构。我们表明，减少溶剂分子在膜壁的介电响应引起的电场显着强于经典的泊松-玻尔兹曼方程的字段。这种与非局部静电相互作用相关的特性反过来又导致了连续介质理论中不存在的界面反吸附层。在非常接近的界面附近观察到这种增强的反离子亲和力可能对通过带电纳米孔的纳米流体输送具有重要影响。我们的研究结果表明，在预测膜纳米孔的离子选择性的溶剂隐式纳滤理论的定量不准确。
2015-07-23 cond-mat.soft
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
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
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
Structure and thermodynamics of the primitive model electrolyte in a charged matrix: The evaluation of the Madden-Glandt approximation
我们比较了部分淬火系统的Madden-Glandt（MG）积分方程近似的结果与公认的形式主义的Given和Stell（GS）。所研究的系统是限制在淬灭的+1：-1 RPM基质中的+1：-1受限原始模型（RPM）电解质。提出了一个重正化方案，用于求解一组MG副本Ornstein-Zernike方程。长程直接和总关联函数，描述退火的电解质物种之间的相互作用，在相同的副本和退火和基质颗粒之间，似乎是相同的MG和GS的方法。这两个版本的理论给出了非常相似的结果退火子系统的结构和热力学。过剩内能、过剩化学势和等温压缩性之间的差异仅在高浓度的基体颗粒时才变得明显。
2013-12-17 cond-mat.soft
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
Monte Carlo simulation of the electrical properties of electrolytes adsorbed in charged slit-systems
我们用巨正则蒙特卡罗模拟研究了原始模型电解质在层状狭缝系统中的吸附。狭缝系统包含一系列带电膜。离子被禁止从膜，而它们被允许被吸附到膜之间的狭缝中。我们专注于狭缝系统的电学性质。我们展示了浓度、电荷、电场和电势的分布。结果表明，狭缝系统与体相之间的电势差主要是由于狭缝系统边界处形成的双电层引起的，但外狭缝的极化也对电位差有贡献。我们证明，只有当我们在一个单一的模拟单元中模拟狭缝与体相一起时，才能研究将离子带入狭缝系统所需的电功。
2012-07-13 cond-mat.soft
Continuum theory of electrostatic correlations at charged surfaces
在胶体科学、电动力学和生物学中，扩散电荷现象的标准模型是泊松-玻尔兹曼平均场论，由于静电相关性，该模型在多价离子和大表面电荷密度时失效。在本文中，我们基于Bazant-Storey-Kornyshev（BSK）框架的两个扩展制定了相关电解质的预测连续理论：（i）在带电界面处强制麦克斯韦应力连续性的物理边界条件，其支持稀连续模型电解质的接触定理，以及（ii）相关长度的标度关系，对于在带电平面和圆柱体周围的单组分等离子体，以及屏蔽平面表面的稀z：1电解质。在这些情况下，该理论准确地再现了从弱耦合到强耦合的蒙特卡罗模拟结果，并且对于更复杂的电解质和离子液体模型，扩展是可能的。
2020-02-13 cond-mat.soft
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
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
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
Regimes of strong electrostatic collapse of a highly charged polyelectrolyte in a poor solvent
我们进行了广泛的分子动力学模拟的情况下，当链是在一个崩溃的状态和静电相互作用，其特征在于减少Bjerrum长度$\ell_B$，在不良溶剂中的高度带电的柔性聚乙烯（PE）链是强的。我们发现存在几个子制度，$R_g \sim \ell_B^{-γ}$，在链$R_g$的回转半径的依赖$\ell_B$。与良溶剂相反，不良溶剂的指数$γ$主要取决于抗衡离子的大小和价态。为了解释不同的子制度，我们推广现有的反涨落理论的自由能链的体积相互作用的一个更完整的帐户。这些包括链单体之间、单体与抗衡离子之间以及抗衡离子本身之间的相互作用。我们还证明了凝聚反离子的存在可以改变链单体之间的有效吸引力，并影响第二维里系数的符号。
2016-09-21 cond-mat.soft
Donnan equilibrium in charged slit-pores from a hybrid nonequilibrium Molecular Dynamics / Monte Carlo method with ions and solvent exchange
Korea Institute of Energy Technology (KENTECH)（韩国能源技术研究院）；Sorbonne Université（索邦大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Physico-chimie des Électrolytes et Nanosystemès Interfaciaux, PHENIX（界面电解质与纳米系统物理化学实验室）；Réseau sur le Stockage Electrochimique de l’Energie (RS2E), FR CNRS 3459（电化学储能网络）
本文通过混合非平衡分子动力学/蒙特卡罗方法研究带电狭缝孔中的Donnan平衡，展示了重新规范化的表面电荷密度如何扩展线性化PB理论的适用范围。
2024-07-15 cond-mat.soft physics.chem-ph
Surface tension of electrolytes: Hydrophilic and hydrophobic ions near an interface
我们计算了两个和三个离子物种的高极性和低极性流体（水和油）的流体混合物中的界面周围的离子分布。我们考虑了溶剂化和图像之间的相互作用离子和溶剂。我们发现，亲水性和疏水性离子往往会在界面处发生微相分离，从而产生扩大的双电层。我们还推导出电解质体系的表面张力的一般表达式，其中包含负的静电贡献的体积盐密度的平方根成正比。对于亲水性离子对，该平方根项的幅度较小，但对于亲水性和疏水性离子对，该平方根项的幅度大大增加。对于三种离子种类，包括亲水性和疏水性离子，我们计算的离子分布来解释那些通过X射线反射率测量。
2008-05-14 cond-mat.soft
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
Machine learning many-body potentials for charged colloids in primitive 1:1 electrolytes
Utrecht University（乌得勒支大学）；Sapienza University of Rome（罗马第一大学）
针对DLVO势在强库仑耦合区域的不足，提出用机器学习框架生成依赖密度的多体势，实现带电胶体悬浮液的高效大规模模拟，助力其相行为研究。
2025-10-22 cond-mat.soft
AC electrolyte conductivity in the $ωτ<1$ regime
详细讨论了液体中不同电荷团簇的动力学行为。它们的相关质量被认为是具有一些有趣的功能，在正常的粘性液体。
2008-10-13 cond-mat.soft
Renormalized Surface Charge Density for a Strongly Charged Plate in Asymmetric Electrolytes: Asymptotic Exact Results in Poisson Boltzmann Theory
用渐近匹配法求解了一般电荷不对称电解质中强带电平板的泊松-玻尔兹曼方程。系统地分析了势的近场和远场渐近行为。使用这些扩展，重整化的表面电荷密度得到作为一个渐近级数的裸露的表面电荷密度。
2012-05-11 cond-mat.soft physics.class-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
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
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
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
Dynamic and Dielectric Response of Charged Colloids in Electrolyte Solutions to External Electric Fields
计算机模拟用于研究带电胶体及其周围微离子云对外部电场的响应。静态场（DC）和交变场（AC）都被考虑。一个介观模拟方法实现充分考虑流体动力学和静电相互作用。系统的响应可以用两个量来表征：迁移率和极化率。由于静电引力和流体动力学阻力的共同作用，靠近胶体表面的微离子的响应不同于远离胶体表面的微离子的响应。迁移率和极化率都表现出对外场频率的依赖性，这可以归因于浓度极化、微离子的迁移率和微离子的惯性。系统地研究了胶体电荷、盐浓度和外场频率等因素的影响。
2013-06-12 cond-mat.soft
Liquid-gas separation in colloidal electrolytes
本文用蒙特卡罗模拟研究了电中性的带相反电荷的胶体混合物在低温低密度区的液-气相变。临界温度显示出非单调的行为作为相互作用范围的函数，$κ^{-1}$，在$κσ\approx 10$处具有最大值，这意味着在$κ$-$ρ$平面中共存的岛。该系统是以这样一种方式安排的，即每个粒子都被具有交替电荷的粒子壳包围。与电解质原始模型相比，在气相中得到了中性和带电团簇
2005-10-26 cond-mat.soft
Electrolytes between dielectric charged surfaces: Simulations and theory
我们提出了一种模拟方法来研究电解质溶液中的电介质板的几何形状，使用修改后的3D埃瓦尔德求和。该方法是快速和易于实现，使我们能够快速恢复一个无限系列的图像电荷。在弱耦合极限下，我们还发展了一个平均场论，它使我们能够预测电介质带电板之间的离子分布。这两种方法之间的协议，理论和模拟，是非常好的，验证这两种方法。在强静电耦合极限的离子密度分布的例子。最后，我们探讨了中性表面之间的电荷不对称电解质的限制。
2015-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Charge affinity and solvent effects in numerical simulations of ionic microgels
离子微凝胶粒子是一种有趣的体系，其中带电基团的存在丰富了热响应性聚合物胶体的性质。为了合理化其性能和预测的行为的微凝胶悬浮液，有必要开发一个粗粒化的策略，从单个颗粒的精确建模开始。在这里，我们提供了一个最近推出的带电共聚微凝胶模型的数值进步，通过改善聚合物网络中的离子基团的处理。我们研究了颗粒的温敏特性，特别是它们的溶胀行为和结构，发现当带电基团在所有温度下都被认为是亲水性的时，高度带电的微凝胶不会达到完全塌陷的状态，与实验相比是有利的。此外，我们明确地包括在描述中的溶剂，并提出了在不存在溶剂和单体-溶剂相互作用在其存在下，这是发现工作非常准确的任何电荷分数的微凝胶的疏溶剂电位之间的映射。我们的工作铺平了道路，比较单粒子的性能和离子微凝胶的溶胀行为的实验，并解决这些带电的软粒子在液-液界面的研究。
2021-01-27 cond-mat.soft
Interaction between random heterogeneously charged surfaces in an electrolyte solution
本文用蒙特卡罗模拟研究了电解质溶液中无限多相带电表面之间的相互作用。表面总体上是中性的，具有淬灭的带电域。对淬火无序进行平均以获得净力。我们发现，表面之间的相互作用是排斥在短距离和吸引力较大的分离。
2015-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Electrostatically swollen lamellar stacks and adiabatic pair potential of highly charged plate-like colloids in an electrolyte
我们表明，描述屏蔽静电相互作用在一个定期堆叠的刚性平行相同的带电板状胶体内的本地密度泛函理论的方法，一般会导致膨胀行为。在同一框架内，我们发现，一对这样的板浸入电解质之间的有效电位是排斥在所有的距离。这个一般结果是在与所上，筱原和Smalley提出的理论相矛盾，我们批评和彻底重新考虑，以显示如何这两种方法可以调和。
2001-06-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Distribution of ions near a charged selective surface in critical binary solvents
研究了近临界二元混合物中，在带电壁面附近含有离子溶质，优先吸附溶剂中的一种组分。在扩展到包括静电相互作用和化学偏好的离子的溶剂的一个组成部分的朗道-金兹伯格的方法，我们得到一个简单的形式的领导阶校正的Debye-Huckel理论结果的电荷密度分布。结果表明，临界吸附对离子在壁面附近的分布有显著影响。这种效应可能有重要的影响，为筛选的带电表面浸入在二元近临界溶剂之间的静电相互作用。
2010-01-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
