浓缩大离子溶液的有效电荷与维里压强

胶体悬浮液的稳定性在包括光子材料制造和生物组装支架构建在内的广泛过程中至关重要。悬浮带电胶体的电解质的离子强度被广泛用于控制胶体悬浮液的物理性质。广泛使用的双体 Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek (DLVO) 方法允许对胶体粒子间的有效静电力进行定量分析。DLVO 将包围粒子的离子双电层与其有效静电排斥力联系起来。然而，在大离子体积分数较高时，双电层会发生畸变。因此，DLVO 无法描述浓缩悬浮液中出现的许多体效应。我们表明，通过使用元胞理论识别大离子的有效点电荷，可以在很大程度上解决这一问题。这种外推点电荷（EPC）方法以一致的方式分配有效点电荷，考虑了任意浓度下高带电大离子的排除体积，从而自然地 accounted for 无盐及加盐条件下的高体积分数。我们提供了有效对势的解析表达式，并通过比较经由库仑势相互作用的宏观离子和单价微离子的分子动力学模拟与经由推导出的 EPC 有效势相互作用的宏观离子模拟，验证了 EPC 方法。模拟重现了 EPC 模型获得的宏观离子 - 宏观离子空间关联和维里压强。我们的发现提供了一条途径，将屏蔽库仑粒子系统的压力等物理性质与实验测量联系起来。