Nanosystems: Phys. Chem. Math., 2023, 14 (2), 172–177
Study of ion partitioning in nanoporous materials by analytical approach and molecular modeling
Jalal Dweika – Jinan University, Tripoli, Lebanon; Jalal.douwayk@jinan.edu.lb
Mahmoud Koabaz – Jinan University, Tripoli, Lebanon; mahmoud.koabaz@jinan.edu.lb
Corresponding author: Jalal Dweik, Jalal.douwayk@jinan.edu.lb
DOI 10.17586/2220-8054-2023-14-2-172-177
ABSTRACT Physical and chemical processes that occur in nano-confined aqueous solutions, particularly the role of “solute-interface” and “solute-solute” interactions within nanopores, are the source of filtration selectivity and require further investigation. The goal is to clarify the validity of different approximations based on the macroscopic mean field approach by comparing them with computational techniques such as Monte Carlo (GCMC) and classical molecular dynamics (MD). These techniques are used to study the distribution of ions at the water/nanopore interface. At the molecular scale, the results show that the distribution of ions depends on their size, polarizability and the structure of water when it is explicitly added to the model, which cannot be reproduced by the primitive model using the GCMC and the mean field approach based on the Poisson–
Boltzmann equation.
KEYWORDS nanoporous materials, molecular dynamics, ions distribution, water structure.
FOR CITATION Dweik J., Koabaz M. Study of ion partitioning in nanoporous materials by analytical approach and molecular modeling. Nanosystems: Phys. Chem. Math., 2023, 14 (2), 172–177.
[In Russian] Джалал Двейк, Махмуд Коабаз
Исследование распределения ионов в нанопористых материалах с помощью аналитического подхода и молекулярного моделирования
АННОТАЦИЯ Физические и химические процессы, которые происходят в наноограниченных водных растворах, особенно роль взаимодействий «растворенное вещество-поверхность раздела» и «растворенное вещество-растворенное вещество» внутри нанопор, являются источником селективности фильтрации и требуют дальнейшего изучения. Цель состоит в том, чтобы выяснить достоверность различных приближений, основанных на макроскопическом подходе среднего поля, путем сравнения их с вычислительными методами, такими как метод Монте-Карло (GCMC) и классическая молекулярная динамика (МД). Эти методы используются для изучения распределения ионов на границе раздела вода/нанопоры. На молекулярном уровне результаты показывают, что распределение ионов зависит от их размера, поляризуемости и структуры воды, когда она явно добавляется в модель, что не может быть воспроизведено примитивной моделью, использующей GCMC и подход среднего поля, основанный на по уравнению Пуассона-Больцмана.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА нанопористые материалы, молекулярная динамика, распределение ионов, структура воды.
