导电线电聚合枝晶生长的理论建模

电聚合是一种微纳尺度的自底向上材料工程过程，利用电信号通过液相中的氧化还原反应沉积导电枝晶形貌。它类似于大脑中的突触发生，其中大脑中的电刺激导致从细胞神经复合物形成突触。该策略最近被探索用于神经形态工程，建立电信号与枝晶形状之间的联系。由于这些结构的几何形状决定了其电化学特性，理解在电编程条件下调控聚合物组装的机制是一个重要方面。在本稿件中，我们使用介观模拟来模拟这一现象，考虑了基于时变信号的空间-时间势映射、电场引起的液相中带电粒子运动以及粒子在电极上的附着等重要特征。该研究有助于可视化不同电条件下粒子的运动，这是实验上无法探测的。与实验一致，较高的交流电频率有利于线状线性生长，而较低频率导致更致密和分形的枝晶生长，电压偏置导致不对称生长。我们发现枝晶形状和生长过程系统地依赖于粒子浓度和随机散射。我们揭示不同的枝晶架构与不同的Laplace场和扩散场相关联，它们支配单体轨迹及随后的枝晶生长。此类非常规工程路径可拥有从神经形态工程到自底向上计算策略的多种应用。