受限水膜的介电响应：来自经典 DFT 的启示

我们利用涉及数密度和极化密度的简单双变量密度泛函理论，重新考察了如水等高极性液体在两面墙壁之间受限时的介电响应问题。在施加垂直于墙壁的扰动场的纵向极化情况下，我们表明，尽管局部介电常数的概念在微观层面上定义不明确，但当引入对粒子典型尺寸的粗粒化后，该概念是有意义的。该方法使得研究不同厚度薄液膜的有效介电响应成为可能，这与 [Fumagalli et al., Science, 2018, 360, 1339-1342] 的近期实验相联系，并能够讨论界面介电常数的概念。我们论证了作为平板尺寸函数的观测性质，特别是对于厚度为 1 nm 的薄板测量到的约为 2-3 的极低介电常数，并未突显水的任何特殊性质，而是可以通过具有相似粒子尺寸和相同高介电常数的普通极性溶剂来重现。关于扰动场平行于墙壁的横向极化情况，作为平板尺寸函数的相关有效介电常数在比纵向情况短得多的宽度下即可达到体相值。