清晨好,您是今天最早来到科研通的研友!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您科研之路漫漫前行!

Nanoscale electrohydrodynamic ion transport: Influences of channel geometry and polarization-induced surface charges

纳米尺度 电流体力学 纳米孔 材料科学 化学物理 离子 离子流 纳米流体学 离子运输机 极化率 离子键合 电解质 纳米技术 电场 物理 化学 电极 量子力学 物理化学 有机化学 分子
作者
Arghyadeep Paul,N. R. Aluru
出处
期刊:Physical review [American Physical Society]
卷期号:109 (2) 被引量:4
标识
DOI:10.1103/physreve.109.025105
摘要

Electrohydrodynamic ion transport has been studied in nanotubes, nanoslits, and nanopores to mimic the advanced functionalities of biological ion channels. However, probing how the intricate interplay between the electrical and mechanical interactions affects ion conduction in asymmetric nanoconduits presents further obstacles. Here, ion transport across a conical nanopore embedded in a polarizable membrane under an electric field and pressure is analyzed by numerically solving a continuum model based on the Poisson, Nernst-Planck, and Navier-Stokes equations. We report an anomalous ionic current depletion, of up to 75%, and an unexpected rise in current rectification when pressure is exerted along the external electric field. Membrane polarization is revealed as the prerequisite to obtain this previously undetected electrohydrodynamic coupling. The electric field induces large surface charges at the pore tip due to its conical shape, creating nonuniform electrical double layers (EDL) with a massive accumulation of electrolyte ions near the orifice. Once applied, the pressure distorts the quasiequilibrium distribution of the EDL ions to influence the nanopore conductivity. Our fundamental approach to inspect the effect of pressure on the channel EDL (and thus ionic conductance) in contrast to its effect on the current arising from the hydrodynamic streaming of ions further explains the pressure-sensitive ion transport in different nanochannels and physical regimes manifested in past experiments, including the hitherto inexplicit mechanism behind the mechanically activated ion transport in carbon nanotubes. This enhances our broad understanding of nanoscale electrohydrodynamic ion transport, yielding a platform to build nanofluidic devices and ionic circuits with more robust and tunable responses to electrical and mechanical stimuli.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
孤独听雨的猫完成签到 ,获得积分10
刚刚
harden9159完成签到,获得积分10
4秒前
ys1008完成签到,获得积分10
7秒前
文献蚂蚁完成签到,获得积分10
7秒前
美满惜寒完成签到,获得积分10
7秒前
真的OK完成签到,获得积分10
7秒前
啪嗒大白球完成签到,获得积分10
7秒前
洋芋饭饭完成签到,获得积分10
7秒前
CGBIO完成签到,获得积分10
7秒前
BMG完成签到,获得积分10
8秒前
朝夕之晖完成签到,获得积分10
8秒前
嫁个养熊猫的完成签到 ,获得积分10
15秒前
老迟到的羊完成签到 ,获得积分10
18秒前
大模型应助科研通管家采纳,获得10
19秒前
氕氘氚完成签到 ,获得积分10
31秒前
医学耗材完成签到 ,获得积分10
35秒前
毕业就集采的苦命人完成签到 ,获得积分10
46秒前
且行丶且努力完成签到,获得积分10
49秒前
ranj完成签到,获得积分10
58秒前
DJ_Tokyo完成签到,获得积分0
1分钟前
墨言无殇完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
CF完成签到 ,获得积分10
1分钟前
tmobiusx完成签到,获得积分10
1分钟前
mc完成签到 ,获得积分10
1分钟前
我要读博士完成签到 ,获得积分10
2分钟前
辣小扬完成签到 ,获得积分10
2分钟前
2分钟前
gwbk完成签到,获得积分10
2分钟前
jozz完成签到 ,获得积分10
2分钟前
HCCha完成签到,获得积分10
2分钟前
badgerwithfisher完成签到,获得积分10
2分钟前
段誉完成签到 ,获得积分10
2分钟前
虞无声完成签到,获得积分10
3分钟前
3分钟前
雪妮完成签到 ,获得积分10
3分钟前
fogsea完成签到,获得积分0
3分钟前
apckkk完成签到 ,获得积分10
3分钟前
冰霜雨露完成签到 ,获得积分10
3分钟前
缥缈的闭月完成签到,获得积分10
3分钟前
高分求助中
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
Cognitive Neuroscience: The Biology of the Mind 1000
Technical Brochure TB 814: LPIT applications in HV gas insulated switchgear 1000
Immigrant Incorporation in East Asian Democracies 600
Nucleophilic substitution in azasydnone-modified dinitroanisoles 500
不知道标题是什么 500
A Preliminary Study on Correlation Between Independent Components of Facial Thermal Images and Subjective Assessment of Chronic Stress 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3968521
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3513358
关于积分的说明 11167301
捐赠科研通 3248700
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1794453
邀请新用户注册赠送积分活动 875030
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 804664