受限空间中的各向异性分子扩散 I:小粒子在势梯度和密度梯度中的输运
软凝聚态物质
2023-06-28 v2 材料科学
统计力学
化学物理
计算物理
摘要
假设:受限空间中的扩散是一个重要的基础问题,对负载液相的应用具有重大意义。然而,解析平行和垂直于界面的空间依赖扩散系数一直是一个悬而未决的问题。在界面附近,由于分层导致的密度涨落会局部施加统计漂移,这进一步阻碍了对空间依赖扩散系数的分析。我们假设,可以基于局部寿命统计推导出一个模型来空间解析垂直于界面的扩散系数,并通过扩展使用 Smoluchowski 方程显式地考虑局部漂移的影响,从而使我们能够解析界面处各向异性且空间依赖的扩散率图景。方法与模拟:提出了系统切片中局部穿越时间与扩散率之间的解析关系,以及一个用于计算漂移诱导系统误差的显式项。该方法在体相水的分子动力学模拟上得到验证,并应用于狭缝孔中水的模拟。发现:在体相液体上验证后,我们清楚地展示了界面处扩散系数的各向异性本质。扩散率的显著空间变化与界面诱导的结构化相关,但不能仅仅归因于局部密度涨落诱导的漂移。
引用
@article{arxiv.2212.09545,
title = {Anisotropic molecular diffusion in confinement I: Transport of small particles in potential and density gradients},
author = {Kevin Höllring and Andreas Baer and Nataša Vučemilović-Alagić and David M. Smith and Ana-Sunčana Smith},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.09545},
year = {2023}
}
备注
13 pages, 6 figures, submitted to JCIS, PDFLaTex; updated for submission to new Journal and split in two due to length; second accompanying publication: "Anisotropic molecular diffusion in confinement II: A model for structurally complex particles applied to transport in thin ionic liquid films" (both due to a split of arXiv:archive/2212.09545 )