离子流体中的电场诱导振荡:修正 Poisson-Nernst-Planck 模型的统一表述及其对相关函数分析的意义
软凝聚态物质
2025-01-15 v2 材料科学
统计力学
化学物理
摘要
我们从理论上研究带电球体的电场驱动系统,作为外加电场下浓电解质的一种原始模型。首先,我们利用随机密度泛函理论(DFT)为电场驱动原始模型的随机电荷与密度动力学提供统一表述。该随机 DFT 整合了平衡与动态 DFT、液体状态理论以及场论方法的各种框架,使我们能以统一方式论证先前对 Poisson-Nernst-Planck 模型所作的各类修正。接下来,我们考虑具有静态电场的原始模型的稳态密度-密度与电荷-电荷相关函数。我们聚焦于密度与电荷振荡出现的电场诱导同步,或密度-密度与电荷-电荷关联从单调衰减到振荡衰减的跨接。相关函数分析展示了由垂直于外场的偏析带形成的条纹态的出现。我们还预测如下:(i)电场诱导跨接发生于无外加电场下的传统 Kirkwood 跨接之前;(ii)电场诱导跨接处衰减长度的离子浓度依赖性与平衡态振荡衰减长度模拟与理论研究中发现的非屏蔽行为相似。
引用
@article{arxiv.2203.15428,
title = {Electric-field-induced oscillations in ionic fluids: a unified formulation of modified Poisson-Nernst-Planck models and its relevance to correlation function analysis},
author = {Hiroshi Frusawa},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.15428},
year = {2025}
}
备注
27 pages, 8 figures