多价离子对大离子的屏蔽:关联诱导的电荷反号
软凝聚态物质
2009-10-31 v3
摘要
本文研究了多价反离子对强带电大离子的屏蔽。结果表明,反离子在大离子表面形成强关联液体。该液体的内聚能导致反离子对表面的额外吸引,而这在传统 Poisson-Boltzmann 方程解中是不存在的。在远离表面处,这种吸引可通过表面附近反离子浓度的新边界条件来考虑。采用该边界条件求解了带电平面、圆柱和球面的 Poisson-Boltzmann 方程。在所有三种情况下,屏蔽均比传统方法强得多。当溶液中多价反离子浓度达到某一临界指数级小的值时,它们在距表面很小距离处完全中和表面电荷。在更大浓度下,它们使大离子净电荷变号。反号电荷密度的绝对值可达裸电荷密度的 20%。特别地,对于圆柱形大离子,表明多价反离子屏蔽下 Onsager-Manning 理论的预测在定量上不正确。圆柱的净电荷密度小于其理论预测值,并随反离子浓度增大而变号。此外,凝聚失去其普适性,净电荷线密度依赖于裸电荷密度。
引用
@article{arxiv.cond-mat/9907351,
title = {Screening of a macroion by multivalent ions: Correlation induced inversion of charge},
author = {B. I. Shklovskii},
journal= {arXiv preprint arXiv:cond-mat/9907351},
year = {2009}
}
备注
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