浓度梯度下的电流整流及其在评估微孔表面电荷特性中的应用
化学物理
2025-10-21 v1
摘要
在浓度梯度下由电渗流（EOF）诱导的离子电流整流（ICR）可为微/纳流体传感和离子电路提供许多应用。本文聚焦于中等长度-直径比例的微孔，通过实验研究和系统化仿真，发现 EOF 诱导的 ICR exhibits 电压依赖的比值。在考虑的情形中，如果 EOF 较弱或离子扩散较强，微孔内离子浓度与bulk 值之间出现显著偏差，这导致对解的电导率梯度的预测失效。基于我们的仿真结果，发展了用于理论描述微孔轴向下离子浓度分布的有效方程，考虑浓度梯度和电场的耦合作用。通过预测微孔内的离子分布，可以使用推导的微流体系统电阻来便捷计算 ICR 比值，这适用于直径为 200 到 1000 nm 的微孔。由于表面电荷密度是唯一未知的输入参数，我们开发的方程可用于在浓度梯度下测量的 EOF 诱导 ICR 比值中评估微孔的表面电荷密度。
引用
@article{arxiv.2510.17443,
title = {Ionic current rectification under concentration gradients and its application in evaluating surface charge properties of micropores},
author = {Long Ma and Hongwen Zhang and Bowen Ai and Jiakun Zhuang and Guanghua Du and Yinghua Qiu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.17443},
year = {2025}
}
备注
23 pages, 5 figures