可调金属性电双层电容器的布朗运动动力学模拟

我们引入了一种高效的电极描述方法， characterized by their Thomas-Fermi screening length lTF 内金属中，用于布朗运动（BD）电容器模拟。在金属内电子电荷密度的Born-Oppenheimer近似下，我们推导了Thomas-Fermi电极之间隐式溶剂中离子的有效多体势，考虑了施加电压和系统整体电中性约束，以及沿电极表面的二维周期边界条件。我们推导出平均电荷和微分电容的涨落-耗散关系，突出表明净离子偶极矩涨落、溶剂极化涨落以及电子密度涨落（在Born-Oppenheimer描述下被抑制）的贡献。通过在简单几何中验证其对离子-表面距离函数的离子力预测，我们展示了该模型的相关性。在BD模拟得到的平衡离子密度轮廓与完美金属的显式电极模型结果高度吻合，且计算成本显著降低。最后，我们讨论了Thomas-Fermi筛选长度对平衡离子密度轮廓和电容的影响。虽然局限于平行板电容器，本模拟方法允许考虑更大的系统、更低的浓度和更长的时间尺度，从而预测Thomas-Fermi电容器的电化学性质并将其与离子动力学相关联。