Grand Canonical Ensemble Approaches in CP2K for Modeling Electrochemistry at Constant Electrode Potentials

大正则系综 正则系综 常量(计算机编程) 计算机科学 电化学 标准电极电位 电极 集合预报 人工智能 化学 物理化学 数学 统计 蒙特卡罗方法 程序设计语言
作者
Ziwei Chai,Sandra Luber
出处
期刊:Journal of Chemical Theory and Computation [American Chemical Society]
被引量:4
标识
DOI:10.1021/acs.jctc.4c00671
摘要

In electrochemical experiments, the number of electrons of the electrode immersed in the electrolyte is usually variable. Additionally, the numbers of adsorbed substances on the surface of the electrode, the solvent molecules, and counter charge ions in the near-surface region can also vary. Treating electrochemical solid-liquid interfaces with the typical fixed electron number density functional theory (DFT) approach tends to be a challenge. This can be addressed by using grand canonical ensemble approaches. We present the implementation of two grand canonical ensemble approaches in the open-source computational chemistry software CP2K that go beyond the existing canonical ensemble paradigm. The first approach is based on implicit solvent models and explicit atomistic solute (electrode with/without adsorbed species) models, and includes two recent developments: (a) grand canonical self-consistent field (GC-SCF) method (
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