Coulomb Systems with Ideal Dielectric Boundaries: Free Fermion Point and Universality
考虑了由理想电介质材料制成的壁面所约束的双组分库仑气体。在二维空间中，在特殊的反温度$β= 2$下，利用Pfidian方法，将系统映射到具有特定边界条件的四分量费米场论上.精确的解决方案，提出了一个半无限几何形状的介质壁（密度分布，关联函数）和带状几何形状（表面张力，一个有限大小的修正的巨大潜力）。的通用有限尺寸修正的巨势被证明是一个良好的屏蔽性能的后果，其推广推导出的导电库仑气体在任何温度下被限制在一个平板的任意尺寸$\ge 2$。
2001-01-04 cond-mat.stat-mech hep-th
Density profiles in a classical Coulomb fluid near a dielectric wall. I. Mean-field scheme
本文从第一Born-Green-Yvon方程和Poisson方程出发，在流体内部库仑耦合较弱的情况下，研究了由相对介电常数为$\ew$的介质材料制成的硬壁附近经典多组分等离子体中的平衡密度分布。为了防止在$\ew >1$时具有相反符号的电荷之间或每个电荷与其在壁内的电介质图像之间的崩溃，硬核排斥被添加到库仑对相互作用。电荷-图像相互作用不能被微扰地处理，并且当$\ew \neq 1$时，密度分布在壁附近变化非常快。相关的非齐次Debye-Hückel方程的形式解将在论文II中给出，同时给出一个系统的逸度展开式，该展开式允许检索从截断的\bgy层次得到的结果。在本文中，精确的密度分布计算解析到一阶的耦合参数。这些表达式显示了三种效应之间的相互作用：来自不可穿透壁的几何排斥;由于其介电响应而产生的静电有效吸引（$\ew >1$）或排斥（$\ew <1$）;以及每个电荷与一旦系统不对称就出现的电层所产生的电势降之间的库仑相互作用。我们展示了当$\ew$变化时，电荷密度分布在具有两个相反电荷层的结构和三层组织之间如何演变。(The两个理想导电壁的情况将在其他地方显示）
2001-05-29 cond-mat.stat-mech
Density profiles in a classical Coulomb fluid near a dielectric wall. II. Weak-coupling systematic expansions
在统计力学巨正则系综的框架下，我们给出了介质壁附近经典多组分等离子体密度分布的精确图示。通过对密度逸度展开的Mayer图的重组，我们展示了自能和对相互作用的长程是如何在离壁很大的距离处指数屏蔽的。然而，由于库仑相互作用与图像的自能仍然发散在附近的电介质壁和密度的变化是显着不同的短或大的距离从墙壁。屏蔽对势服从的非齐次Debye-Hückel方程包含了这种变化。那么，主要的困难就在于确定每一距离上的后一种电位。我们解决这个问题，通过设计一个系统的扩展方面的比例的基本长度尺度涉及的两个库仑效应的风险。(The该方法对限制在两个理想导电板之间的等离子体和量子等离子体的应用将在别处介绍）。作为结果，我们推导出精确的解析微扰表达式的密度分布，直到一阶的电荷之间的耦合。然后证明了在论文I中显示的平均场方法是合理的。
2001-05-29 cond-mat.stat-mech
Microscopic Calculation of the Dielectric Susceptibility Tensor for Coulomb Fluids II
对于包含在区域Λ中的库仑系统，介电磁化率张量χ_Λ被定义为在线性极限中将系统中的平均极化与恒定施加的电场相关联。根据宏观静电学的唯象定律，χ_Λ取决于电畴Λ的具体形状。本文利用正则系综和巨正则系综的平衡统计力学方法，导出了一类一般的ν维（ν \ge 2）椭球库仑系统在导电状态下χ_Λ的形状依赖性和相应的热力学极限的有限尺寸修正.微观推导是基于一个普遍的原则：在热平衡时，作用在系统上的合力为零。在Debye-Hückel极限中检查结果。本文是[L.Šamaj，J. Stat. 100：949（2000）]，处理二维中的单组分等离子体的特殊情况。在这种情况下，所提出的形式主义的有效性已经在精确可解（无量纲）耦合Γ= 2处得到了验证。
2003-08-15 cond-mat.stat-mech
Ground state structure of a bilayer Wigner crystal with repulsive dielectric images
研究了具有库仑相互作用的全同经典点电荷在两个对称平行带电壁之间的基态结构。对于没有静电图像的均匀电介质情况，电荷均匀地聚集在相对的壁上，从而形成双层维格纳晶体;五种结构在改变壁间分离时竞争。在这里，我们考虑一个电介质之间的墙壁和溶剂中的电荷被浸泡，这意味着排斥的图像。利用最近发展的库仑定律格点和的级数表示，我们导出了完整的相图。与均匀电介质的情况相反，颗粒保持在六边形维格纳单层到一定的距离之间的墙壁。超过这个距离，分叉发生到一个序列的维格纳双层，每一层有一个非零的距离最近的壁。另一个新的现象是基态能量作为壁间距的函数表现出全局最小值。
2013-01-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Dielectric versus conductive behaviour in quantum gases: exact results for the hydrogen plasma
我们研究了在平衡状态下，部分热激发电离的氢气的电极化率。气体被描述为一个量子等离子体的点质子和电子，通过库仑势相互作用。利用屏蔽集团展开的新数学方法，在原子极限下精确计算了与波数有关的极化率，在原子极限下，大部分电荷被束缚在氢原子中。当波长减小到德拜屏蔽长度以下时，发生从导电行为到介电行为的转变。在适当的标度范围内恢复了氢原子理想气体介电函数的标准公式。推导处理库仑相互作用（屏蔽，绑定，极化）中产生的所有影响在一个完全一致的方式，没有中间的近似，也没有建模。
2003-04-02 cond-mat.stat-mech
Surface Tension of an Ideal Dielectric - Electrolyte Boundary: Exactly Solvable Model
所考虑的模型是一个半无限的二维两组分等离子体（库仑气体），稳定的无量纲耦合常数$β<2$，在接触的介电常数$=0$的电介质壁的大规模崩溃。该模型被映射到一个可积的正弦戈登理论与“自由”诺依曼边界条件。利用边界Liouville和sine-Gordon理论之间的反射关系的最新结果，导出了直线介质-库仑气体界面处的表面张力的显式表达式。该表达式再现了Debye-Hückel $β\to 0$极限和体塌缩边界处的精确结果，自由费米子点$β=2$，其中表面张力保持有限值。在$β=3$处发生表面塌陷，与表面张力的发散相一致。
2001-01-04 cond-mat.stat-mech hep-th
Asymmetric Coulomb fluids at randomly charged dielectric interfaces: Anti-fragility, overcharging and charge inversion
我们研究多价抗衡离子旁边的电介质板的分布，承载淬火，随机分布的电荷在其溶液界面之一，具有给定的平均值和方差，无论是在存在和不存在的洗澡单价盐溶液。我们使用以前推导的方法的基础上，打扮多价离子理论，结合方面的强和弱耦合的多价和单价离子在一个单一的框架。淬灭电荷无序的存在下的电介质板的带电表面上示出，以大大增加在其附近的多价抗衡离子的密度。在反离子模型中（没有单价盐离子），表面无序产生额外的对数吸引势，从而在表面产生代数奇异的反离子密度分布。这种行为在单价盐浴的存在下也持续存在，并导致严重违反接触值定理，反映了无序的反脆弱性效应，使系统趋向更有序的状态。在存在界面介电不连续性的情况下，耗尽表面处的反电荷层，电荷无序仍然在远离表面处产生大大增强的反电荷密度。同样地，当表面携带淬灭的电荷无序时，表面的电荷反转和/或过充电发生得更强烈，并且在多价抗衡离子的体积浓度更小时。总体而言，淬火的表面电荷无序的存在下，导致相当大的影响，在分布的多价抗衡离子在一个广泛的范围内的现实参数，通常在几个纳米的距离从带电表面。
2014-09-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Theory of competitive counterion adsorption on flexible polyelectrolytes : Divalent salts
用吸附模型[M. Muthukumar，J. Chem. Phys. { \bf 120}，9343（2004）]，其将Bjerrum长度、盐浓度和局部介电异质性视为系统中的物理变量。有效电荷和聚合物尺寸的自洽计算表明，在竞争吸附中，二价抗衡离子取代了凝聚的一价抗衡离子。该理论进一步预测，在适度的物理条件下，聚合物电荷随着二价盐的增加而被补偿和逆转。因此，两个电极分别塌陷和重新隆起。较低的温度和较高程度的介电异质性增强了所有种类的离子的凝聚。作为库仑强度和盐浓度的函数计算的有效电荷的完整状态图表明：（a）过度充电需要最小库仑强度，和（b）由于静电屏蔽（低库仑强度）或负共离子凝聚（高库仑强度），盐的存在逐渐增加，使聚合物再充电。一个简单的离子桥理论也提出了预测的聚电解质的一阶崩溃。理论预测与实验和模拟的一般结果是一致的。
2008-01-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Emergent Berezinskii-Kosterlitz-Thouless deconfinement in super-Coulombic plasmas
Racah Institute of Physics, The Hebrew University of Jerusalem（雷卡物理研究所，耶路撒冷希伯来大学）；Department of Physics, University of Colorado（科罗拉多大学物理系）；The Fritz Haber Research Center for Molecular Dynamics, The Hebrew University of Jerusalem（弗里茨·哈伯分子动力学研究中心，耶路撒冷希伯来大学）
该研究通过大规模蒙特卡罗模拟发现，在超库仑等离子体中，电荷束缚-解束缚转变属于BKT普遍性类，揭示了库仑势能的涌现及交叉长度尺度的形成。
2025-12-27 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Transport in one dimensional Coulomb gases: From ion channels to nanopores
我们考虑一类系统，由于介电常数的大失配，库仑相互作用是近似一维的。实例包括脂质膜中的离子通道和硅或醋酸纤维素膜中的水填充的纳米孔。跨这种系统的电荷传输具有与置于沟道内的电荷的大静电自能相关联的激活行为。我们在这里表明，激活势垒表现出非平凡的依赖于周围的水溶液中的盐浓度和通道的长度和半径。
2005-03-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Charge Correlations in a Coulomb System Along a Plane Wall: a Relation Between Asymptotic Behavior and Dipole Moment
研究了处于平衡状态的平面介质壁约束的经典库仑系统。考虑了一般的两点电荷关联函数。对于任何固定位置的一个点，一个新的关系被发现之间的代数尾部的关联函数沿壁和偶极矩的功能。首先在弱耦合（Debye-Hückel）极限下检验了该关系，然后，在光滑硬壁的特殊情况下，在耦合$Γ=2$的精确可解二维二分量等离子体和任意偶数$Γ$的二维单分量等离子体上检验了该关系。
2001-04-25 cond-mat.stat-mech
Analog of surface preroughening in a two-dimensional lattice Coulomb gas
阐述以前的粗糙化过渡的理论治疗，我们提供了精确的映射的表面模型，经历了粗糙化和preroughening到混合物的单位和双电荷生活在正方形晶格。根据模型参数，表面的预粗糙化过渡可以是连续的或不连续的。利用表面温度作为控制参数，双库仑气体相应地经历了两个连续的相变，通过平衡相，其介电行为用蒙特卡罗模拟和精确的有限尺寸计算进行了分析。就在表面模型的预粗糙化点，带电混合物表现得像电绝缘体（假设预粗糙化是二阶的），同时在该温度以下和以上显示出金属行为，至少达到发生传统金属-绝缘体转变的粗糙化温度。
2003-06-27 cond-mat.stat-mech
On the sign of the static dielectric function at T=0
进一步分析了多体系统中完全均匀基态的静态介电函数的允许符号问题。讨论仅限于零温度情况。首先，它被认为是积极的等价于要求的工作所需的静电电荷密度，是积极的。特别是规则似乎是一个完全适当的稳定性条件，如果系统与一个自由移动，但库仑相互作用的凝胶相互作用。这种情况在化学平衡的讨论中很常见，其中系统可以是稳定的或不稳定的依赖于某些外部约束的放松。此外，还给出了基于量子化电磁场处理的论证。它要求介电函数的正性作为带电系统的本征稳定性条件，而不依赖于介电动力学，并对更复杂的有限温度情况进行了讨论。
1998-07-11 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
