Solvation in atomic liquids: connection between Gaussian field theory and density functional theory

Solvation in atomic liquids: connection between Gaussian field theory and density functional theory

For the problem of molecular solvation, formulated as a liquid submitted to the external potential field created by a molecular solute of arbitrary shape dissolved in that solvent, we draw a connection between the Gaussian field theory derived by David Chandler [Phys. Rev. E, 1993, 48, 2898] and c...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:Condensed Matter Physics
Datum:2017
Hauptverfasser: Sergiievskyi, V., Levesque, M., Rotenberg, B., Borgis, D.
Format: Artikel
Sprache:English
Veröffentlicht: Інститут фізики конденсованих систем НАН України 2017
Online Zugang:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/157011
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Solvation in atomic liquids: connection between Gaussian field theory and density functional theory / V. Sergiievskyi, M. Levesque, B. Rotenberg, D. Borgis // Condensed Matter Physics. — 2017. — Т. 20, № 3. — С. 33005: 1–14. — Бібліогр.: 75 назв. — англ.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-157011
record_format dspace
spelling Sergiievskyi, V.
Levesque, M.
Rotenberg, B.
Borgis, D.
2019-06-19T12:40:37Z
2019-06-19T12:40:37Z
2017
Solvation in atomic liquids: connection between Gaussian field theory and density functional theory / V. Sergiievskyi, M. Levesque, B. Rotenberg, D. Borgis // Condensed Matter Physics. — 2017. — Т. 20, № 3. — С. 33005: 1–14. — Бібліогр.: 75 назв. — англ.
1607-324X
PACS: 05.20.Jj, 11.10.-z, 82.60.Lf, 64.75.Bc
DOI:10.5488/CMP.20.33005
arXiv:1708.01299
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/157011
For the problem of molecular solvation, formulated as a liquid submitted to the external potential field created by a molecular solute of arbitrary shape dissolved in that solvent, we draw a connection between the Gaussian field theory derived by David Chandler [Phys. Rev. E, 1993, 48, 2898] and classical density functional theory. We show that Chandler’s results concerning the solvation of a hard core of arbitrary shape can be recovered by either minimising a linearised HNC functional using an auxiliary Lagrange multiplier field to impose a vanishing density inside the core, or by minimising this functional directly outside the core — indeed a simpler procedure. Those equivalent approaches are compared to two other variants of DFT, either in the HNC, or partially linearised HNC approximation, for the solvation of a Lennard-Jones solute of increasing size in a Lennard-Jones solvent. Compared to Monte-Carlo simulations, all those theories give acceptable results for the inhomogeneous solvent structure, but are completely out-of-range for the solvation free-energies. This can be fixed in DFT by adding a hard-sphere bridge correction to the HNC functional.
Для проблеми молекулярної сольватацiї, що формулюється як рiдина в зовнiшньому потенцiальному полi, створеному молекулами довiльної форми, якi розчиненi в розчиннику, ми приводимо зв’язок мiж теорiєю гауссового поля, виведеною Давидом Чандлером [Phys. Rev. E, 1993, 48, 2898] i класичною теорiєю функцiоналу густини (DFT). Ми показуємо, що результати Чандлера щодо сольватацiї твердого кору довiльної форми можуть бути зрегенерованi або шляхом мiнiмiзацiї лiнеаризованого HNC функцiоналу, використовуючи допомiжне поле множникiв Лагранжа для накладання умови зникаючої густини всерединi кору, або мiнiмiзацiєю цього функцiоналу напряму в областi зовнi кору, що є насправдi простiшою процедурою. Цi еквiвалентнi пiдходи порiвнюються з двома варiантами DFT, або в наближеннi HNC, або в наближеннi частково лiнеаризованого HNC, для сольватацiї розчиненої речовини iз взаємодiєю Леннарда-Джонса зi зростаючим розмiром в розчиннику iз леннард-джонсiвською взаємодiєю. Щодо порiвняння з моделюванням методом Монте Карло, всi цi теорiї дають прийнятнi результати для неоднорiдної структури розчинника, але є повнiстю поза дiапазоном для сольватацiйних вiльних енергiй. Це може бу
We are grateful to late Prof. David Chandler for insightful discussions during a visit in Paris and for attracting our attention to the problem tackled in this paper. VS was supported by a grant from the Fondation Pierre-Gilles de Gennes.
en
Інститут фізики конденсованих систем НАН України
Condensed Matter Physics
Solvation in atomic liquids: connection between Gaussian field theory and density functional theory
Сольватацiя в атомних рiдинах: зв’язок мiж теорiєю гауссового поля i функцiоналом густини
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Solvation in atomic liquids: connection between Gaussian field theory and density functional theory
spellingShingle Solvation in atomic liquids: connection between Gaussian field theory and density functional theory
Sergiievskyi, V.
Levesque, M.
Rotenberg, B.
Borgis, D.
title_short Solvation in atomic liquids: connection between Gaussian field theory and density functional theory
title_full Solvation in atomic liquids: connection between Gaussian field theory and density functional theory
title_fullStr Solvation in atomic liquids: connection between Gaussian field theory and density functional theory
title_full_unstemmed Solvation in atomic liquids: connection between Gaussian field theory and density functional theory
title_sort solvation in atomic liquids: connection between gaussian field theory and density functional theory
author Sergiievskyi, V.
Levesque, M.
Rotenberg, B.
Borgis, D.
author_facet Sergiievskyi, V.
Levesque, M.
Rotenberg, B.
Borgis, D.
publishDate 2017
language English
container_title Condensed Matter Physics
publisher Інститут фізики конденсованих систем НАН України
format Article
title_alt Сольватацiя в атомних рiдинах: зв’язок мiж теорiєю гауссового поля i функцiоналом густини
description For the problem of molecular solvation, formulated as a liquid submitted to the external potential field created by a molecular solute of arbitrary shape dissolved in that solvent, we draw a connection between the Gaussian field theory derived by David Chandler [Phys. Rev. E, 1993, 48, 2898] and classical density functional theory. We show that Chandler’s results concerning the solvation of a hard core of arbitrary shape can be recovered by either minimising a linearised HNC functional using an auxiliary Lagrange multiplier field to impose a vanishing density inside the core, or by minimising this functional directly outside the core — indeed a simpler procedure. Those equivalent approaches are compared to two other variants of DFT, either in the HNC, or partially linearised HNC approximation, for the solvation of a Lennard-Jones solute of increasing size in a Lennard-Jones solvent. Compared to Monte-Carlo simulations, all those theories give acceptable results for the inhomogeneous solvent structure, but are completely out-of-range for the solvation free-energies. This can be fixed in DFT by adding a hard-sphere bridge correction to the HNC functional. Для проблеми молекулярної сольватацiї, що формулюється як рiдина в зовнiшньому потенцiальному полi, створеному молекулами довiльної форми, якi розчиненi в розчиннику, ми приводимо зв’язок мiж теорiєю гауссового поля, виведеною Давидом Чандлером [Phys. Rev. E, 1993, 48, 2898] i класичною теорiєю функцiоналу густини (DFT). Ми показуємо, що результати Чандлера щодо сольватацiї твердого кору довiльної форми можуть бути зрегенерованi або шляхом мiнiмiзацiї лiнеаризованого HNC функцiоналу, використовуючи допомiжне поле множникiв Лагранжа для накладання умови зникаючої густини всерединi кору, або мiнiмiзацiєю цього функцiоналу напряму в областi зовнi кору, що є насправдi простiшою процедурою. Цi еквiвалентнi пiдходи порiвнюються з двома варiантами DFT, або в наближеннi HNC, або в наближеннi частково лiнеаризованого HNC, для сольватацiї розчиненої речовини iз взаємодiєю Леннарда-Джонса зi зростаючим розмiром в розчиннику iз леннард-джонсiвською взаємодiєю. Щодо порiвняння з моделюванням методом Монте Карло, всi цi теорiї дають прийнятнi результати для неоднорiдної структури розчинника, але є повнiстю поза дiапазоном для сольватацiйних вiльних енергiй. Це може бу
issn 1607-324X
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/157011
citation_txt Solvation in atomic liquids: connection between Gaussian field theory and density functional theory / V. Sergiievskyi, M. Levesque, B. Rotenberg, D. Borgis // Condensed Matter Physics. — 2017. — Т. 20, № 3. — С. 33005: 1–14. — Бібліогр.: 75 назв. — англ.
work_keys_str_mv AT sergiievskyiv solvationinatomicliquidsconnectionbetweengaussianfieldtheoryanddensityfunctionaltheory
AT levesquem solvationinatomicliquidsconnectionbetweengaussianfieldtheoryanddensityfunctionaltheory
AT rotenbergb solvationinatomicliquidsconnectionbetweengaussianfieldtheoryanddensityfunctionaltheory
AT borgisd solvationinatomicliquidsconnectionbetweengaussianfieldtheoryanddensityfunctionaltheory
AT sergiievskyiv solʹvataciâvatomnihridinahzvâzokmižteoriêûgaussovogopolâifunkcionalomgustini
AT levesquem solʹvataciâvatomnihridinahzvâzokmižteoriêûgaussovogopolâifunkcionalomgustini
AT rotenbergb solʹvataciâvatomnihridinahzvâzokmižteoriêûgaussovogopolâifunkcionalomgustini
AT borgisd solʹvataciâvatomnihridinahzvâzokmižteoriêûgaussovogopolâifunkcionalomgustini
first_indexed 2025-12-07T20:11:13Z
last_indexed 2025-12-07T20:11:13Z
_version_ 1850881630021877760

Ähnliche Einträge