离子液体中短程静电屏蔽：通过直接力测量推断

先前关于离子液体（ILs）中长程相互作用的实验报告与理论预测和数值模拟之间存在矛盾。为提供有关实验屏蔜范围与理论预测之间差异的见解，本文通过两种互补的高级表面力装置（Surface Force Apparatus）研究将 mica 和 borosilicate 表面约束在 ILs 中的相互作用。无论约束几何（交叉圆柱体、球面-平面）、曲率半径（cm-mm）或测量技术（分步式 vs 连续式），都观察到两种持续存在的力 regime。 在小表面分离处，振荡力反映 IL 的结构化和层间作用；而在此间隙之外，相互作用为单调的斜率。 在两种 regime 中，力的空间范围和力大小都严格取决于运动条件，通过实现最低为 9 pm/s 的速度和最长为 90 s 的平衡时间来证明这一点。在大尺度分离时，快速的表面位移产生长程相互作用（超过数个离子尺寸），制造出异常不完全屏蔽的假象；而越慢的速度则缩小了力的大小和范围，使其衰减长度最终收敛于与有限离子尺寸的泊松-玻尔兹曼理论一致的屏蔽长度。从显著的长程到短程屏蔽的转变跨越了近两个数量级的时间，揭示了类似于老化现象的慢动力学。这些发现最终解决了关于力测量的十年争议，揭示了丰富的非平衡动力学。虽然水动力学对净力的贡献确实至关重要，尤其是在时间跨越多个数量级时，但在测量过程中接近热力学平衡是必不可少的。