带电胶体悬浮液的粗粒化建模：从泊松 - 玻尔兹曼理论到有效相互作用

大离子之间的静电相互作用在很大程度上决定了电荷稳定胶体悬浮液和聚电解质溶液的平衡热力学性质和动力学性质。要以足以指导和解释实验的精度预测此类复杂多组分系统的性质，需要对粒子间相互作用和多粒子系统的集体行为进行现实建模。虽然基本相互作用可能很简单，但庞大的粒子数量以及广泛的长度和时间尺度给建模者带来了巨大的计算挑战。缓解此类挑战的一般策略是对某些组分的自由度进行“粗粒化”或“积分掉”，从而将原始的多组分模型简化为组分更少的简单模型。如此降低复杂性的代价是，简单模型由修正后的（有效）粒子间相互作用所支配。本章是一本“操作指南”，旨在指导如何在带电大离子系统中实施粗粒化方法以推导有效静电相互作用。在回顾了带电胶体和聚电解质的泊松 - 玻尔兹曼理论的胞元模型实现后，我们描述了一种基于微扰理论的替代实现。从线性响应近似出发，我们推导了球形胶体电荷稳定悬浮液的有效静电相互作用。