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电荷稳定胶体悬浮液中的有效相互作用、结构与压力:电荷重整化方法的批判性评估

软凝聚态物质 2023-12-18 v1 统计力学

摘要

电荷稳定的胶体悬浮液表现出丰富的微观结构和热力学性质,这些性质由所有离子物种之间的电-空间相互作用决定。分子级微离子与胶体大离子之间巨大的尺寸不对称性允许将微离子的自由度积分掉,从而得到由微离子修饰的胶体准粒子的有效单组分模型。对于具有强大离子-微离子相关性的高电荷胶体,非线性效应可以通过电荷重整化方法纳入有效相互作用中。在此,我们比较并部分扩展了几种计算重整化胶体相互作用参数(包括有效电荷和屏蔽常数)作为浓度和离子强度函数的实用平均场方法。在单组分描述内,我们根据有效相互作用计算了结构和热力学性质,并通过将预测结果与复杂的原始模型模拟 [P. Linse, J. Chem. Phys. 113, 4359 (2000)] 进行比较来评估不同方法的准确性。我们还比较了与盐离子储库处于唐南平衡的悬浮液渗透压的各种计算方案,并分析了大离子有效电荷大于裸电荷的情况。所评估的方法包括单中心细胞模型、凝胶模型和多中心平均场理论。批判性地评估了各种方法的优缺点,旨在指导最优和准确的实现。

关键词

引用

@article{arxiv.2312.09543,
  title  = {Effective interactions, structure, and pressure in charge-stabilized colloidal suspensions: Critical assessment of charge renormalization methods},
  author = {Mariano E. Brito and Gerhard Nägele and Alan R. Denton},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2312.09543},
  year   = {2023}
}

备注

27 pages, 15 figures