Введение. 
Моделирование квантового двойного электрического слоя

Существуют три классических модели двойного электрического слоя (ДЭС): Гельмгольца, Гуи-Чапмена и Штерна [1]. Первая из них предполагает, что весь избыточный заряд равномерно распределен на некотором фиксированном расстоянии (порядка радиуса молекулы воды) от границы раствора, так что ДЭС оказывается аналогичным обычному конденсатору. Данная теория не объясняет зависимость емкости от концентрации раствора и температуры. Этот недостаток устранен в модели Гуи-Чапмена, в которой рассматривается диффузный ДЭС, в котором распределены ионы раствора в соответствии с формулой Больцмана. Эта теория смогла объяснить уменьшение емкости при разбавлении раствора, но оказалась хуже более простой модели Гельмгольца при расчете емкости ДЭС.

Современная теория ДЭС основана на модели Штерна, являющаяся обобщением двух первых моделей. В модели Штерна учтено явление специфической адсорбции ионов и предполагается, что ДЭС состоит из 2 частей: плотного и диффузного, условно разделенных внутренней и внешней плоскостями Гельмгольца (ВнПГ и ВшПГ, см. рис.1). Толщина плотного слоя, примыкающего к электроду, равна радиусу гидратированных ионов (3 — 4 Е), а его диэлектрическая проницаемость е значительно ниже е раствора из-за ориентации диполей растворителя под действием электрического поля. Толщина диффузного слоя теоретически бесконечна.

Рис. 1. Строение ДЭС по Штерну Наряду с рассмотренными в классических моделях существует также множество прочих факторов, потенциально определяющих свойства ДЭС, например, квантовомеханические свойства носителей заряда. Интерес к данному фактору повышается в связи с интенсивными исследованиями в области квантовой гидродинамики [2]. электрический квантовый шредингер.