聚电解质体系通常是指含有许多带电高分子、反离子以及盐离子的水溶液。它们在生物、医疗、食品和工业等诸多领域有着广泛的应用。由于聚电解质体系中同时存在着短程（排除体积）和长程（库仑）的相互作用，对它们进行实验和分子模拟的研究都比不带电体系要困难得多。相比之下，经典的平均场（例如Poisson-Boltzmann和Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek）理论可以同时处理短程和长程相互作用，但是由于忽略了体系中的涨落和关联效应、不同离子的特性以及高分子和水之间介电常数的差别等重要因素，该类理论无法解释聚电解质体系一些基础性的实验结果。而高分子密度泛函理论却能够解决经典的平均场（包括常用的自洽场）理论所遇到的一些问题。

南开大学李宝会教授课题组和美国科罗拉多州立大学王强教授对近年来在聚电解质体系的高分子密度泛函理论方面的研究进展做了入门性质的综述。作者首先介绍了高分子密度泛函理论的通用形式并讨论了高分子密度泛函理论与自洽场理论之间的联系，然后解释了在自洽场理论中被忽略但在高分子密度泛函理论中可以处理的各种关联性，包括不带电高分子的排除体积作用和链的连接性、小分子电解质体系的静电关联以及聚电解质体系中链的连接性。作者随后列举了一些高分子密度泛函理论在聚电解质体系中的应用，最后对该领域的发展方向给出了一些建议。作者希望该综述能够吸引更多的研究人员来使用并进一步发展高分子密度泛函理论这一非常有前景的理论计算工具。

        该综述由南开大学的博士研究生张嘉伟和硕士研究生张禹航在李宝会教授和王强教授的指导下完成。

该工作发表在Chinese Journal of Polymer Science的"Charged Polymers"专辑。

原文信息：

Density-Functional Theories for Polyelectrolyte Systems

Zhang, J. W.; Zhang, Y. H.; Li, B. H.; Wang, Q.

Chinese J. Polym. Sci.

DOI: 10.1007/s10118-024-3197-2