Consideraciones Prácticas para Modelos de Continuo Aplicados a la Electroquímica de Superficies

Modelar el electrolito en la interfaz electroquímica sigue siendo un gran desafío en simulaciones ab initio de procesos de transferencia de carga en superficies. Recientemente, el desarrollo de modelos híbridos de continuo polarizable/modelos ab initio ha permitido tratar la solvatación y la carga del electrolito de manera computacionalmente eficiente. Sin embargo, persisten desafíos en su aplicación. La literatura reciente ha informado que se requieren alturas de celdas grandes para alcanzar la convergencia, lo que presenta un costo computacional serio. Además, los cálculos de la energía de reacción requieren iteraciones costosas para ajustar la carga superficial al potencial deseado. En este trabajo, presentamos un modelo simple de capacitor de la interfaz que ilumina cómo eludir estos dos desafíos. Derivamos una corrección a la energía para alturas de celdas finitas para obtener las energías de celdas grandes sin gasto computacional adicional. Además, demostramos que las energías de reacción determinadas a carga constante se pueden mapear fácilmente a aquellas a potencial constante, lo que elimina la necesidad de aplicar esquemas iterativos para ajustar el sistema a un potencial constante. Estos desarrollos en conjunto representan más de un orden de magnitud de reducción del esfuerzo computacional requerido para la aplicación de modelos de continuo polarizable a la electroquímica de superficies.