非均匀流体密度泛函理论研究进展

摘要

由于流体在空间分布的不均匀性,可以导致流体在固液、汽液或液液界面形成与均匀流体非常不同的性质。目前对非均匀流体结构和热力学性质的研究主要有积分方程(IET)理论、密度泛函理论(DFT)和计算机分子模拟等。其中 DFT 方法在上个世纪70年代被引入到非均匀流体结构和热力学性质的研究,得到了较快的发展,经历了从简单流体到复杂流体和聚合物流体的发展与应用。不同 DFT 方法本质的区别在于对体系剩余自由能巨势泛函所采用的近似方法不同。在简单流体的 DFT 方法中,对剩余自由能的近似包括:1.局域密度近似,2.力口权密度近似,3.泛函展开近似,4.基本度量理论(FMT)方法,5.桥函数方法等等。考虑分子链的连接性,上述所有简单流体的 DFT 方法都被扩展到了分子流体和聚合物系统。通过引入平均场近似或者加权密度近似对链分子链节之间的 van der Waals 相互作用加以考虑,使 DFT 方法可以应用到更加实际的分子系统。