一种用于模拟石墨烯离子诱导极化的 QM/MD 耦合方法

我们报告了一种新的量子力学/分子动力学（QM/MD）模拟循环，用于模拟固/液界面系统中电子与原子动力学之间的耦合。该方法可同时描述源于邻近电解质的量子力学表面极化率，以及电解质的结构与动力学。在当前设置中，用于表面电子结构计算的密度泛函紧束缚计算与经典分子动力学相耦合，以模拟电解质溶液。QM 部分降低的计算成本使得与经典模拟引擎的耦合在计算上可行，并允许对大系统进行数百纳秒的模拟。我们通过模拟浸入 NaCl 电解质溶液中的非带电石墨烯薄片以及非带电和带电无限石墨烯片来测试该方法。我们发现，当未施加偏压时，离子优先留在溶液中，仅阳离子被轻微吸引至石墨烯表面。这种阳离子相对于阴离子的优先吸附似乎在表面适度带电时依然存在，并排除了任何实质性的离子/表面电荷转移。