离子-分子溶液的统计场论

在本文中，我总结了关于两性离子和多极分子盐溶液的统计场论的理论发展。基于 Hubbard-Stratonovich 积分变换，我将两性离子和多极分子稀盐溶液的位形积分表示为依赖于空间的涨落静电势上的泛函积分。在平均场近似下，对两种情况我都推导了由溶液中外部电荷产生的静电势的积分-微分自洽场方程，其推广了经典的 Poisson-Boltzmann 方程。我对两种情况都推导了通过点状试探离子的静电势的一般表达式，该表达式通过特定的屏蔽函数表示。我推导了盐两性离子溶液中点状试探离子的静电势的解析表达式，推广了著名的 Debye-Hueckel 势。在无盐溶液情形下，我获得了点状试探离子周围局域介电常数及其有效溶剂化半径的解析表达式。对于多极分子盐溶液的情形，我发现了点状试探离子的静电场势在长距离处的新振荡行为。我获得了多极溶质的平均四极长度的一般表达式。利用随机相位近似（RPA），我推导了两性离子和多极分子体相盐溶液超额自由能的一般表达式，并分析了由此产生的极限 regime。我将盐两性离子溶液理论推广到多种两性离子溶解于溶液中的情形。在此情形下，在 RPA 内我获得了试探两性离子溶剂化能的一般表达式。