胶体和生物物理中库仑多体系统的唯象模型研究

本课题的主要目标是研究胶体和生物系统中库仑多体系统的统计物理。我们将发展一种简单的唯象理论框架来处理强带电系统的电荷关联效应。在此理论中，带电体表面的凝聚反离子被作为一种受限二维流体。其余的离子在三维空间中运动。其中部分正负离子组成点中性的束缚对，剩下的粒子组成三位等离子气体。我们将结合解析和数值的研究这些流体对外加电荷的响应，从而理解胶体和生物物理中强带电物体之间的相互作用。我们也将用这个理论框架研究库仑关联效应对带电生物膜的结构，弹性，以及相互作用的影响。

此课题原来的计划是用一个唯像的双流体模型研究电解液和带电表面（电双层）的统计物理。在这个模型中，凝聚在表面附近的离子被近似为二维的流体，而其它离子被处理成三维的流体。在后来的研究中，我们发现一种更基本、更严格的统计物理研究方法也是可行的。因此，我们采用了后面的方法，并在电解液的基本理论方面得到了一系列定性和定量的结果。另外，我们还开发了两种高效的电解液蒙特卡洛模拟方法。我们也利用这些方法展开了电解液和电双层的大规模数值模拟研究。