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(Referência obtida automaticamente do Web of Science, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores.)

Monte Carlo simulations and mean-field modeling of electric double layers at weakly and moderately charged spherical macroions

Texto completo
Autor(es):
Caetano, Daniel L. Z. [1, 2] ; Carvalho, Sidney J. de [3] ; V. Bossa, Guilherme [3] ; May, Sylvio [4]
Número total de Autores: 4
Afiliação do(s) autor(es):
[1] State Univ Campinas UNICAMP, Inst Chem, BR-13083970 Campinas, SP - Brazil
[2] State Univ Campinas UNICAMP, Ctr Computat Engn & Sci, BR-13083970 Campinas, SP - Brazil
[3] Sao Paulo State Univ UNESP, Inst Biosci Humanities & Exact Sci, Dept Phys, BR-15054000 Sao Jose Do Rio Preto, SP - Brazil
[4] North Dakota State Univ, Dept Phys, Fargo, ND 58108 - USA
Número total de Afiliações: 4
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: Physical Review E; v. 104, n. 3 SEP 23 2021.
Citações Web of Science: 0
Resumo

Monte Carlo simulations are employed to determine the differential capacitance of an electric double layer formed by small size-symmetric anions and cations in the vicinity of weakly to moderately charged macroions. The influence of interfacial curvature is deduced by investigating spherical macroions, ranging from flat to moderately curved. We also calculate the differential capacitance using a previously developed mean-field model where, in addition to electrostatic interactions, the excluded volumes of the ions are taken into account using either the lattice-gas or the Carnahan-Starling equation of state. For both equations of state, we compare the mean-field model for arbitrary curvature with a recently developed second-order curvature expansion. Our Monte Carlo simulations predict an increase in the differential capacitance with growing macroion curvature if the surface charge density is small, whereas for moderately charged macroions the differential capacitance passes through a local minimum. Both mean-field models tend to somewhat overestimate the differential capacitance as compared with Monte Carlo simulations. At the same time, they do reproduce the curvature dependence of the differential capacitance, especially for small surface charge density. Our study suggests that the quality of mean-field modeling does not worsen when weakly or moderately charged macroions exhibit spherical curvature. (AU)

Processo FAPESP: 18/01841-2 - Estudo por Simulação Computacional da Interação entre Polieletrólitos e Macromoléculas
Beneficiário:Sidney Jurado de Carvalho
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
Processo FAPESP: 19/19662-0 - Arquitetura mesoscópica de fibras lignocelulósicas
Beneficiário:Daniel Lucas Zago Caetano
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Processo FAPESP: 13/08293-7 - CECC - Centro de Engenharia e Ciências Computacionais
Beneficiário:Munir Salomao Skaf
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão - CEPIDs
Processo FAPESP: 17/21772-2 - Extensões da Teoria de Poisson-Boltzmann para o estudo da capacitância diferencial de uma dupla camada elétrica
Beneficiário:Guilherme Volpe Bossa
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado