嵌入可极化离子的极性液体中非局域静电学的微观表述
软凝聚态物质
2015-06-15 v2
摘要
在平均场线性响应理论框架下研究了与有限溶剂尺寸和离子极化率相关的非局域静电相互作用。为此，我们引入了一个由线性多极溶剂分子组成的极性液体的场论模型，并嵌入了建模为Drude振子的可极化离子。与先前将溶剂分子视为点偶极子的偶极Poisson-Boltzmann公式不同，我们的模型能够定性地再现极性液体的非局域介电响应行为，这在带电界面的水溶剂的分子动力学模拟和原子力显微镜实验中观察到。本理论将相关界面水合层的形成解释为一种协同偶极响应机制，该机制由溶剂分子对其自身极化场的反应驱动。我们还将从量子力学计算中获得的水分子的相对多极/偶极矩纳入理论，并表明对介电常数的多极贡献主要由偶极贡献主导。我们发现这源于多极液体的前两个相反净电荷的界面水合层的相互抵消。在相同的非局域介电响应理论中，我们表明诱导离子极化率反转了Poisson-Boltzmann理论预测的界面离子密度趋势，导致共离子的表面亲和性和反离子的排斥。结果表明，考虑溶剂分子和离子的离散电荷组成是微观理解极性溶剂中非局域静电效应的关键步骤。
引用
@article{arxiv.1303.6462,
title = {Microscopic formulation of non-local electrostatics in polar liquids embedding polarizable ions},
author = {Sahin Buyukdagli and Tapio Ala-Nissila},
journal= {arXiv preprint arXiv:1303.6462},
year = {2015}
}