面向纳米 confined 电离体的 O(N) 类 Ewald 分裂方法
软凝聚态物质
2026-01-07 v1
摘要
模拟准二维纳米 confined 系统中带电粒子的动力学，因电离子相互作用的长程性质和几何各向异性， presents a significant computational challenge。为此，我们提出一种专为此类几何下的基于粒子的方法仿真所设计的新型准 Ewald 分裂策略。该分裂策略无缝集成了多项先进的数值技术，包括最优数值积分规则 [L. N. Trefethen, SIAM Rev. 64(1)(2022), pp.132-150]、快速成对核求和方法 [S. Jiang and L. Greengard, Commun. Comput. Phys. 31(1)(2022), pp.1-26] 以及 k 空间中带重要性抽样的随机批量方法 [S. Jin, L. Li, Z. Xu 等, SIAM J. Sci. Comput. 43(4)(2021), pp.B937-B960]。 resulting algorithm achieves an O(N) overall computational complexity，其中 N 表示受 confined 粒子的总数。对几组原型系统的仿真验证了该方法的准确性和效率。此外，我们报告了与纳米 confined 带电多体系统相关的若干数值观察，突出介电边界效应、各向异性扩散以及在电荷不对称条件下电双层(EDL)的结构等现象。
引用
@article{arxiv.2601.03125,
title = {An O(N) quasi-Ewald splitting method for nanoconfined electrostatics},
author = {Zecheng Gan and Xuanzhao Gao and Yuqing Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.03125},
year = {2026}
}