基于连续介质-分子动力学混合方法的离子-离子复合速率系数计算
化学物理
2020-03-18 v2
摘要
离子-离子复合速率系数的精确计算一直是长期受到关注的问题，因为它控制着气相系统及气溶胶中的离子浓度。我们描述了一种用于确定离子-离子复合速率系数的连续介质-分子动力学混合方法的发展。该方法基于经典用于气溶胶过渡区碰撞现象的极限球法。当离子彼此距离足够远时，离子-离子相对运动由扩散方程描述，而在临界距离内，则使用分子动力学（MD）模拟来模拟离子-离子运动。MD模拟使用AMBER力场并通过考虑原子上的部分电荷进行参数化。离子-中性气体碰撞在两个互斥的立方体域中建模，每个域由103个气体原子组成，在计算过程中始终以复合离子为中心。文中给出了NH4+与NO2-在He中复合的示例计算，压力范围从10 kPa到10,000 kPa。与文献中He在100 kPa下复合速率系数（1.0 x 10-12 m3 s-1）的数值相比，计算结果吻合极好。我们还重现了实验观察到的亚大气压下复合速率系数随压力增大而增大，以及高压连续区极限下复合速率系数减小现象。我们还发现，速率系数的无量纲形式与近期基于Langevin动力学模拟发展的无量纲带电粒子-离子碰撞速率系数方程一致。
引用
@article{arxiv.2001.03607,
title = {Calculation of the Ion-Ion Recombination Rate Coefficient via a Hybrid Continuum- Molecular Dynamics Approach},
author = {Tomoya Tamadate and Hidenori Higashi and Takafumi Seto and Christopher Hogan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2001.03607},
year = {2020}
}
备注
43 pages, 9 figures, 1 table