胶体气-液界面与硬壁的接触角

我们考虑在（胶体）液-气共存条件下，与平面硬壁接触的硬球胶体与理想聚合物线圈的 Asakura-Oosawa-Vrij 模型。通过广泛的数值密度泛函计算，我们计算了液-气、壁-液和壁-气界面自由能。将结果代入杨氏方程，得到液-气界面与壁面之间的接触角。作为聚合物逸度的函数，该角度在穿过位于体相双节线气相分支上的一级表面相变时，表现出斜率的不连续性（“扭折”）。每个扭折对应于壁面吸附的胶体层数从 n-1 层到 $n$ 层的转变，称为第 n 次分层转变。先前的研究（J. M. Brader et al. J. Phys.: Cond. Matt., 14: L1, 2002; Mol. Phys., 101: 3349, 2003）发现了沿体相双节线降低聚合物逸度时，从 n-1 层到 n 层的相应吸附旋节点。值得注意的是，我们发现在体相共存条件下增加聚合物逸度时，从 n 层到 n-1 层的脱附旋节点并不存在，并且许多分支（包含多达 7 个胶体层）保持亚稳态。首次分层双节线以及偏离体相共存的两条旋线分支的结果，暗示了与这些发现一致的表面相图拓扑结构。向完全润湿转变的阶数，以及该转变之前是否经历有限次还是无限次分层转变，仍然是悬而未决的问题。我们将体相共存下的第一条分层双节线和第二条分层双节点的位置与 Dijkstra 和 van Roij 最近的计算机模拟结果（Phys. Rev. Lett., 89: 208303, 2002）进行了比较，并根据最近的实验讨论了我们的接触角结果。