强电荷软物质的统计与动力学

软物质材料，如聚合物、膜、蛋白质，常常带有电荷。这使它们可在水中溶解，这在技术应用中至关重要，也是生物功能的前提。我们讨论了几个受电荷效应主导的静态和动力系统。一类包括 oppositely charged 对象之间的复合，例如带电离子或带电聚合物(如 DNA)与不同几何形状的反电荷基底的吸附。第二类包括相似带电对象的有效相互作用。这里的主要主题是理解实验发现：在多价反离子的存在下，相似且高度带电的实体彼此吸引。这通过场论论证以及蒙特卡模拟 demonstration，后者针对两个均匀带电实体。现实表面相互间具有凹凸不平且也呈现调制电荷分布，这对静态特性如反离子密度分布至关重要，但对动力特性如反离子迁移率的影响更为显著。获得更显著的动力效应需要高度浓缩的带电系统在强电场中。同样，在强电场下，电气上坍缩的高度带电聚合物会被展开和取向。本综述末尾，我们简要介绍了在平面表面的水的行为，并演示了利用 ab initio 方法表明，oppositely charged 基团之间的特定相互作用导致离子特异效应，这些效应最近受到关注。