電荷動力学のモデル化のためのMaxwell-Amp η→e}re Nernst-Planckフレームワーク【JST・京大機械翻訳】

Qiao Zhonghua; Xu Zhenli; Yin Qian; Zhou Shenggao

プレプリント

J-GLOBAL ID：202202203591544902 整理番号：22P0289978

電荷動力学のモデル化のためのMaxwell-Amp η→e}re Nernst-Planckフレームワーク【JST・京大機械翻訳】

A Maxwell-Amp\`{e}re Nernst-Planck Framework for Modeling Charge Dynamics

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発行年： 2022年02月15日プレプリントサーバーでの情報更新日： 2022年11月27日
JST資料番号： O7000B 資料種別：プレプリント
記事区分：プレプリント発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

電荷動力学の性質の理解は,電気化学エネルギーデバイスや膜貫通イオンチャネルのような多くの実際的応用に重要である。本研究では,電荷動力学の記述のためのMaxwell-π→π{e}re Nernst-Planck(MANP)フレームワークを提案した。電気的変位に関するカールフリー条件を有するMANPモデルは凸自由エネルギー汎関数に関してエネルギー散逸であり,Poisson-Nernst-Planckモデルに等しいことを示した。エネルギー散逸則により,MANPモデルの定常状態は電荷保存Poisson-Boltzmann(PB)理論を再現し,PB理論を研究するための代替エネルギー安定手法を提供した。カールフリー条件を達成するために,離散Gauss則を自然に保存し,線形計算複雑度でロバストに収束することが示される局所カールフリー緩和アルゴリズムを,MANPモデルのために開発した。開発の主な利点の一つは,可変係数Poisson方程式を解く代わりに空間依存誘電率を効率的に取り扱うことである。イオン立体効果やCoulomb相関のような多体効果はMANPフレームワーク内に取り込まれ,平均場近似が失敗する問題に対する修正MANPモデルを導いた。不均一誘電環境における平均場効果を超える電荷動力学に関する数値結果を提示し,電荷動力学の記述におけるMANPモデルの性能を実証し,提案したMANPモデルが電荷動力学をモデル化するための一般的フレームワークを提供することを示した。【JST・京大機械翻訳】

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電解質水溶液

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