纳米电容器的格子 Boltzmann 电动学模拟
计算物理
2020-06-19 v1 化学物理
摘要
我们提出一种在格子 Boltzmann 电动学（LBE）模拟中建模金属表面的方法，LBE是一种根植于动理论的格子算法，可捕捉电解质溶液中的溶剂与离子耦合动力学。这是通过以与粘滞边界条件下流体动力学界面位置一致的方式施加静电边界条件的简单规则实现的。所提方法还给出了在电压下由离子瞬时分布诱导的电极局域电荷。我们在低电压 regime 下通过与两个模型纳米电容器（平行板与同轴电极）的解析结果比较进行了验证。我们考察了稳态离子浓度与电势分布（及相应电容）、电极电荷的时变响应，以及存在附加切向电场时的稳态电渗速度分布。LBE方法进一步提供了这些量的时间依赖性，如电渗响应所示。尽管我们在本工作中未考虑（聚焦于方法验证），该方法可直接应用于电极间大电压以及时变电压情形。本工作为涉及电极与金属表面的更复杂系统（如基于纳米流体通道与纳米管的传感装置或多孔电极）的LBE模拟开辟了道路。
引用
@article{arxiv.1907.04732,
title = {Lattice Boltzmann Electrokinetics simulation of nanocapacitors},
author = {Adelchi J. Asta and Ivan Palaia and Emmanuel Trizac and Maximilien Levesque and Benjamin Rotenberg},
journal= {arXiv preprint arXiv:1907.04732},
year = {2020}
}