纳米孔中电中性的失效
软凝聚态物质
2020-02-11 v2 统计力学
化学物理
摘要
近年来，由于极窄纳米通道独特的物理性质以及使我们能够研究它们的技术进步，其在离子传输方面获得了越来越多的关注。人们倾向于用为较宽微流控器件开发的工具和知识来处理这一体系，并使用如 Poisson-Nernst-Planck 方程之类的连续介质模型。然而，事实证明，我们在大系统中视为理所当然的一些最基本原理，例如电中性，在极端限域下会发生失效。我们表明，在真正的一维系统中，与三维静电相互作用相耦合时，屏蔽长度在离子间距上呈指数级大，并且可以轻易超过纳米管的宏观长度。在没有屏蔽的情况下，电中性被打破，离子传输可能以完全不同的方式表现。在这项工作中，我们为一维纳米孔中的电中性失效建立了理论框架，并展示了它如何为碳纳米管中离子电导实验测量所观察到的特殊标度行为提供优雅的解释。
引用
@article{arxiv.1905.05789,
title = {Breakdown of electroneutrality in nanopores},
author = {Amir Levy and J. Pedro de Souza and Martin Z Bazant},
journal= {arXiv preprint arXiv:1905.05789},
year = {2020}
}