晶格上的昂萨格维恩效应

第二维恩效应描述了弱电解质在中等至高电场下的非线性非平衡响应。昂萨格 1934 年提出的电扩散理论及其各种扩展已被用于解释多种系统和现象，包括太阳能电池、表面活性剂溶液、水分解反应、介电液体、电流体动力学流动、水与冰的物理、双电层、半导体和氧化物玻璃中的非欧姆导电、生物化学神经响应以及自旋冰中的磁单极子。鉴于此类现象的技术重要性和实验普遍性，令人惊讶的是，昂萨格维恩效应从未通过数值模拟进行研究。在此，我们展示了库仑格子气体的模拟，处理了自由电荷生成双重平衡这一广泛适用的情形。我们获得了维恩效应的详细特征，并证实了关于自由电荷密度及其关联随电场演化的解析理论的准确性。我们还证明，模拟可以揭示进一步的修正，例如电导率的场依赖性如何受到微观动力学细节的影响。我们得出结论，格子模拟为研究昂萨格理论中特定于系统的修正提供了一种强有力的手段，因此构成了对第二维恩效应众多实际应用进行详细理论研究的宝贵工具。