纳米约束液体的独特介电行为与异常

过去数十年来，bulk 各向异介电液的介电性质一直是高度关注的焦点。一个令人惊讶的结果是发现 bulk 均匀态中存在强烈的波数依赖性。这种行为似乎暗示了纳米约束液体介电常数（DC）的系统尺度依赖性可能较强，尽管近期才有人揭示了细节。纳米约束水的介电性质确实显示出对约束尺度和形状（介电边界）以及表面-水相互作用性质的显著敏感性。对于广泛研究的几何形状（即狭缝中、纳米圆柱中和纳米球形腔中），随着约束尺度增大，DC 向 bulk 值的渐近收敛速度出人意料地缓慢。这似乎暗示了一种远超水分子尺度的偶极子交叉相关长度尺度的出现。在狭缝和纳米圆柱中，介电函数变得既各向异又非均匀，纵向和横向分量显示出显著不同的系统尺度依赖性。这种敏感性可追溯到 DC 取决于系统体积内均方偶极矩涨落与体积之比。对集体偶极矩涨落对约束长度尺度的敏感性指向了使用 DC 估计取向相关长度尺度的可能性，而这一长度尺度一直是一个难以捕捉的量。此外，在系统尺度处于纳米尺度时，体积的确定也需要特别注意。我们讨论了这些问题以及近年涌现的几类应用。