离子屏蔽与解离对于理解水中的化学自推进至关重要

水是一种极性溶剂，因此支持其自身及溶质在体相中解离为离子，以及这些离子在动态平衡中重新结合为中性分子，例如 ${\rm H_2O_2}\leftrightharpoons {\rm H^+~+~HO_2^-}$。利用连续介质理论，我们研究了这些反应对由表面化学反应驱动的水溶液胶体自推进（化学游动子）的影响。此处显示，缔合-解离反应对游动子的行为有强烈影响，因此必须在未来的建模中加以考虑。特别是，此类体相反应允许带电游动子即使表面反应涉及的所有物种均为中性时也能通过电泳方式推进。体相反应还显著改变了由离子电流推进的化学游动子的预测速度，可达一个数量级。对于表面反应同时产生阴离子和阳离子（离子自扩散泳）的游动子，体相反应产生了额外的反应屏蔽长度，类似于静电学中的德拜长度。这进而导致游动子半径与游泳速度之间的反比关系，这可能为近期关于 Pt-聚苯乙烯 Janus 游动子 [S. Ebbens 等, Phys. Rev. E 85, 020401 (2012)] 的实验观测提供另一种解释。我们还利用连续介质理论研究了德拜屏蔽长度本身的影响，超越了先前解析理论使用的无限薄极限近似。我们发现在典型实验条件下，对于微米尺寸的游动子，该极限行为存在显著偏离，并且对于纳米尺度游动子，极限行为完全失效。