纳米孔道电渗流：DFT理论下的微扰分析与应用

本文主要探讨了纳米孔道中电渗流特性的部分微扰密度泛函理论研究。电渗流是由外加电场引发的一种重要的表面现象，在许多领域如生物传感器、纳米技术、分离科学等都具有广泛应用。然而，传统的经典Poisson-Boltzmann (PB)方程在处理带电纳米孔道中的离子分布时存在局限性，它忽略了离子体积效应和离子间的相互作用，这使得它在描述离子在纳米尺度下的行为时显得不足。 部分微扰密度泛函理论（Partially Perturbed Density Functional Theory, PPDFT）作为一种更精确的方法，考虑了离子的真实体积和离子间的作用力。该理论在解决离子在纳米孔道中的分布问题上展现出优势，能够提供更为准确的电荷分布预测。作者郑远翔、李英峰和于养信通过这种方法，分析了电解质溶液在纳米孔道内的行为，特别是当孔道尺寸接近原子级别时，离子与孔壁的强烈相互作用和离子间的短程相互作用对电渗流特性的影响。 在研究中，他们基于PPDFT计算出的电荷分布，结合Navier-Stokes方程，对纳米孔道中电渗流的瞬时速度分布进行了深入研究。他们特别关注了外加电场强度、主体相电解质溶液的浓度以及双电层厚度这些关键参数如何影响电渗流的速度分布。值得注意的是，与经典理论相比，他们在实验中观察到了独特的现象，比如电渗流速度在径向呈现出周期性的振荡分布，这是在纳米尺度下离子行为复杂性的直接体现。 本文的关键词包括：电解质溶液、纳米孔道、电渗流、密度泛函理论。这些关键词揭示了研究的核心内容和方法论，强调了在纳米孔道尺度下对电渗流现象进行深入理论探讨的重要性。这项工作填补了经典理论在处理纳米孔道电渗流方面的空白，为理解和控制这一现象提供了更精确的理论基础。