有限体积中的离子涨落：分数噪声与超均匀性
软凝聚态物质
2023-02-08 v1
摘要
观察更大系统的有限区域是一种常见经验，从显微镜到分子模拟。特别是在分子模拟中，人们一直有兴趣通过跟踪有限观测体积中的涨落来预测热力学性质。然而，动力学性质受到的关注较少，尤其是在静电相互作用起决定性作用的离子溶液中。本文通过布朗动力学探测有限体积中的离子涨落，并构建了一个分析框架，该框架重现了我们的模拟结果，并广泛适用于其他具有成对相互作用的系统。粒子数和电荷关联随时间表现出丰富的现象学特征，具有多种时间尺度。两者的噪声谱按衰减，其中是频率。这一分数噪声的特征表明，在有限域中观测扩散粒子时，标度具有普适性。电荷涨落的超均匀行为，即关联与观测体积的面积成比例，在时间上得以保持。在足够长的时间下，关联甚至变得与盒子周长成正比。我们的结果为理解更复杂系统中的涨落铺平了道路，从纳米孔到单粒子电化学。
引用
@article{arxiv.2302.03393,
title = {Ionic fluctuations in finite volumes: fractional noise and hyperuniformity},
author = {Thê Hoang Ngoc Minh and Benjamin Rotenberg and Sophie Marbach},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.03393},
year = {2023}
}