水中带电与中性溶质扩散反常尺寸依赖性的比较研究

本工作中，我们对水中带电与中性溶质扩散的尺寸依赖性进行比较研究。水中的中性溶质在扩散的尺寸依赖性上表现出非单调性，这通常联系于众所周知的悬浮（Levitation）效应：当溶质透过瞬态溶剂笼扩散时，对于吸引性溶质–溶剂相互作用及特定溶质尺寸，存在力平衡导致扩散出现极大值。带电溶质扩散中的类似极大值亦被观测到并归于悬浮效应。然而，早前离子扩散研究将此非单调性联系于硬球排斥与库仑吸引之间的相互作用。本工作中，我们表明尽管带电与中性溶质的尺寸依赖性均具非单调性，其行为存在显著差异：带电溶质随吸引增强，极大值移至更大溶质尺寸且值更低；而中性溶质极大值位置不变且值更高。我们通过研究势的离子与非离子部分表明，对较大溶质主导的是非离子部分，对较小溶质主导的是离子部分，二者间存在转变。随溶质电荷增大，该转变发生于更大溶质尺寸，导致扩散极大值的偏移与峰值的降低。我们表明，尽管带电溶质在达到由库仑吸引致悬浮的尺寸前亦探察溶剂笼，扩散值却已下降。因此，带电与中性溶质扩散中扩散极大值的起源不同。