2025年6月17日，高等研究院陈誉研究员独立在《Physics of Fluids》期刊上发表了一篇题为“Layer analysis of ion transport inside nanomaterials with symmetric internal sources using Poisson-Nernst-Planck equation and mean-field theory”的文章。
文章基于泊松–能斯特–普朗克方程，探讨了在受限纳米空间内，由对称性内部力源驱动的离子输运行为。该计算框架显著提升了运算效率，其关键在于将微观层面的相互作用整合至宏观控制方程中，从而有效补全了微观物理信息。相较于传统的分子模拟方法，本模型仅需预先设定离子与载体材料之间的静态势场；离子浓度的动态演化由主方程描述，而离子间的多体关联效应则由宏观方程的离子密度解予以提炼。研究结果表明，纳米通道内离子层的形成数量不仅受外电场调控，亦可通过对内部力源的调整来实现，这一机制为定向调控材料的电荷存储能力与热容特性提供了新的途径。此外，离子间的相互作用可解析为关联函数形式，使得离子输运过程中的非线性效应与扩散系数得以分别进行可视化呈现与量化分析。
图：本文的一些数值解。
文章来源：
Phys. Fluids 37, 062015 (2025); doi: 10.1063/5.0272126
