电动力学作用于带电纹理纳米通道中的流动与离子输运
流体动力学
2026-05-15 v3
摘要
表面电荷调制与几何波动之间的相位偏移在凹纹纳米通道中提供了一种可调机制，用于纯压力驱动条件下的整流式离子输运：反转施加的压力梯度可选择激活反向离子的输运，产生一个由电荷-几何对齐方式决定其符号和大小的净电流。完全耦合的泊斯-纳姆-普朗克-斯托克斯仿真揭示了其内在的两段结构：在低驱动力下 (I 区)，通量受局部电偶位势的抑制，低于泊舒尔极限，电双层中的反离子被固定；在阈值压力以上 (II 区)，机械力克服电静力阻力，产生骤增的平均速度（增幅数个数量级）。电渗流的行为类似但过渡更平滑。实现峰值电荷选择性的条件为电双层接近完全重叠且驱动力略低于 I 区-II 区过渡。随机游动粒子轨迹确认了选择性整流并量化了离子迴散随表面电荷位置在两个区域中的依赖性。
引用
@article{arxiv.2510.22182,
title = {Electrokinetic Effects on Flow and Ion Transport in Charge-Patterned Corrugated Nanochannels},
author = {Thomas Petersen and Pouya Golchin and Jinwoo Im and Felipe P. J. de Barros},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.22182},
year = {2026}
}