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Hyperforce correlations in ionic soft matter

Projektbeschreibung

Erforschung der Elektrolytdynamik auf Mikroebene

Das mikroskopische Verständnis von Elektrolyten ist für die Batterietechnologie, die Schadstoffadsorption in Böden und die Iontronik von entscheidender Wichtigkeit. Elektrolytisches Verhalten entsteht durch Ionen und Lösungsmittelmoleküle, die auf äußere elektrische Felder reagieren. Die Analyse von Gleichgewichts- und dynamischen Fluktuationen der Teilchenkonzentration, der Ladung und des elektrischen Stroms liefert eine grundlegende physikalische Beschreibung. Das Team des im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen finanzierten Projekts Hyperion wird ein Korrelationsrahmenwerk einführen, das auf Kräften und Hyperkräften in ionischen Systemen beruht. In diesem Rahmenwerk werden analytische Theorien mit Simulationen kombiniert, um statische und dynamische Kraftkorrelationen in der Masse zu entwickeln und zu validieren sowie elektrische Fluktuationen unter externer Begrenzung zu untersuchen, die für den Transport in Kanälen und Nanoporen relevant sind. Zudem werden Nicht-Gleichgewichts-Korrelationen während des durch Scherströmung oder äußere elektrische Felder ausgelösten Transports überprüft.

Ziel

Developing a comprehensive microscopic understanding of electrolytes is relevant for a wide range of physical, chemical and biological problems, including battery technology, adsorption of pollutants in soils and the topical area of iontronics, where ions are used for signalling. Characteristic electrolytic behaviour arises from the response of both ions and solvent molecules to the presence of external electrical fields. Fundamental physical description can be based on analysing the equilibrium and dynamical fluctuations that occur in a given system. Relevant fluctuating observables include the particle concentration, the charge, and the electrical current, all of which directly relate to experimentally accessible observables. The concept of forces, despite being fundamental for physical model building, has received far less attention in statistical mechanics. Here we intend to introduce a systematic correlation framework based on the forces and hyperforces, which correlate forces with further physical observables, in ionic systems. Hyperion combines analytical theory with simulation work and it comprises three main tasks: (i) We will first develop and validate the static and dynamic force and hyperforce correlations in bulk, thereby investigating how these relate to number and charge fluctuations. (ii) We will study the influence of external confinement on the electrical fluctuations measured in finite observation volumes as is relevant for transport through channels and nanopores. (iii) We will consider the nonequilibrium correlations that occur during transport induced either by shear flow or by an external electric field with the aim to rationalize the emerging electrophoretic phenomena and the nonequilibrium ion kinetics. As understanding the electrolyte sheds light on the kinetics of individual ions, Hyperion aims to provide a new point of view for ionic structure and the associated nonequilibrium transport in complex environments.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

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Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-MSCA-2023-PF-01

Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigen

Koordinator

CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE CNRS
Netto-EU-Beitrag
€ 195 914,88
Adresse
RUE MICHEL ANGE 3
75794 Paris
Frankreich
Region
Ile-de-France Ile-de-France Paris
Aktivitätstyp
Research Organisations
Links
Gesamtkosten
Keine Daten