电荷调节电动力学系统中的动态 Stern 层：基于解析方法的三种 regime
软凝聚态物质
2019-04-16 v1
摘要
我们给出了具有非零 Stern 层电导与有限化学反应速率的带电表面电动力学的解析解。我们近期已对该系统进行了数值研究 [Werkhoven 等, Phys. Rev. Lett. 120, 264502 (2018)]，并表明表面上的施加压降会在稳态下导致非平凡、横向异质的表面电荷分布。本工作中，我们将控制电动力学方程线性化，以求得表面电荷分布与所产生的流动电场的闭合表达式。我们计算的主要结果是识别出控制电荷分布的三个重要长度与时间尺度，并由此将电动力学系统划分为三种不同的 regime。三个控制时间尺度可分别对应于 (i) 化学反应、(ii) Stern 层中的扩散、以及 (iii) Stern 层中的传导，其中主导（最小）的时间尺度表征该 regime。在反应主导 regime 中，我们发现具有边缘效应的恒定表面电荷，并恢复了 Helmholtz-Smoluchowski 方程。在另两种 regime 中，我们发现表面电荷异质性扩展至整个表面，呈线性（扩散主导 regime）或非线性（传导主导 regime）。
引用
@article{arxiv.1809.03287,
title = {Dynamic Stern layers in charge-regulating electrokinetic systems: three regimes from an analytical approach},
author = {B. L. Werkhoven and S. Samin and René van Roij},
journal= {arXiv preprint arXiv:1809.03287},
year = {2019}
}
备注
Accepted for publication in European Physical Journal: Special Topics