蔗糖梯度中胶体粒子的扩散泳迁移

扩散泳（DP）是指由液体中溶质浓度梯度驱动的粒子迁移。在分子中性溶质情况下的观察相当稀少，原因在于稀溶液中的漂移速度低，以及在浓溶液中区分DP与其他现象的困难。我们实验研究了由水中相对高浓度（$C \simeq 1$ mol L$^{-1}$）蔗糖浓度梯度驱动的分散胶体粒子的DP。更精确地说，我们设计了一种微流控芯片，在死端微通道中施加时间依赖的蔗糖梯度，同时将寄生流最小化。观察到粒子向低蔗糖浓度区域的显著迁移，速度高达数μm s$^{-1}$。粒子跟踪和拉曼共聚焦光谱分别用于测量单个轨迹和非稳态蔗糖浓度剖面。后者由扩散方程正确描述，但互扩散系数在所研究浓度范围内显著依赖于$C$。然后我们表明，基于蔗糖分子从粒子表面空间排斥且排斥长度为$R_i = 5 \pm 0.9$ Å（接近蔗糖分子特征尺寸）的DP模型，能够解释观察到的轨迹。最后讨论了实验数据散射的可能来源：布朗运动以及由通道壁处扩散渗透驱动的体流对粒子的对流和浮力。