New techniques to simulate electrified solid-liquid interfaces better and faster

Resum

L'electroquímica està al centre de molts processos que són clau per al present i el futur previsible de la humanitat. Les bateries es basen en reaccions electroquímiques per emmagatzemar i alliberar energia, i actualment són clau per a la transició a fonts d'energia renovables. L'electrocatàlisi utilitza reaccions electroquímiques per provocar canvis químics que sintetitzen productes valuosos o destrueixen els perillosos (per exemple, en el tractament de l'aigua). La corrosió és sovint un procés electroquímic que s'ha de minimitzar per augmentar la vida útil dels materials i la infraestructura. Veient la importància d'aquests processos i l'èxit important que ha tingut la societat a l'hora de controlar-los, es podria pensar que tenim una bona comprensió de la física subjacent. Tanmateix, la majoria dels avenços en aquests camps s'han basat en observacions empíriques que no entenem del tot i que malgrat això donen lloc a aplicacions molt exitoses. Una de les raons principals d'aquesta manca de comprensió és que els processos són difícils de simular computacionalment perquè (1) sovint s'ha d'aplicar voltatge al sistema per simular escenaris realistes i (2) els sistemes necessaris per simular els processos són grans. En aquesta tesi abordo ambdós problemes utilitzant el formalisme de les funcions de Green fora de l'equilibri per resoldre el primer problema i xarxes neuronals de gràfics equivariants que prediuen densitats d'electrons per resoldre el segon. En l'últim capítol, fusiono ambdues solucions en una prometedora aplicació de prova de concepte que espero que continuïn els futurs investigadors.

Data del Ajut	2 de des. 2024
Idioma original	Anglès
Supervisor	Pablo Jesús Ordejón Rontome (Director/a) & Jose Miguel Alonso Pruneda (Director/a)