离子通过亚 10 纳米直径疏水高长径比纳米孔的输运：实验、理论与模拟

Sébastien Balme; Fabien Picaud; Manoel Manghi; John Palmeri; Mikhael Bechelany; Simon Cabello-Aguilar; Adib Abou-Chaaya; Philippe Miele; Emmanuel Balanzat; Jean Marc Janot

doi:10.1038/srep10135

离子通过亚 10 纳米直径疏水高长径比纳米孔的输运：实验、理论与模拟

介观与纳米尺度物理 2019-08-17 v1 软凝聚态物质化学物理

作者: Sébastien Balme , Fabien Picaud , Manoel Manghi , John Palmeri , Mikhael Bechelany , Simon Cabello-Aguilar , Adib Abou-Chaaya , Philippe Miele , Emmanuel Balanzat , Jean Marc Janot

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摘要

深入理解纳米尺度的离子输运对于开发基于纳米孔技术的生物传感器以及用于分离和纯化应用的新一代高性能纳滤膜至关重要。本文研究了离子通过单个假定中性的疏水纳米孔的输运过程，这些纳米孔具有高长径比（长度 L=6 μm，直径范围 1 至 10 nm）且具有良好的圆柱几何形状控制。我们开发了一种详细的混合介观理论方法来处理纳米孔内的电解质电导率，该方法明确考虑了电渗流引起的离子平流以及孔表面可能的流动滑移。通过拟合实验电导数据，我们发现对于直径大于 4 nm 的纳米孔，需要在模型中引入约 10 $^{-2}$ C m $^{-2}$ 的恒定弱表面电荷密度，以解释低盐浓度下几皮西门子 (pico-Siemens) 的电导平台。对于更窄的纳米孔，我们的分析得出更高的表面电荷密度，这可归因于靠近孔表面的离子溶剂化结构的改变，正如我们进行的分子动力学模拟所观察到的那样。

关键词

离子输运纳米孔疏水电渗流表面电荷密度分子动力学纳滤

引用

@article{arxiv.1506.03568,
  title  = {Ionic transport through sub-10 nm diameter hydrophobic high-aspect ratio nanopores: experiment, theory and simulation},
  author = {Sébastien Balme and Fabien Picaud and Manoel Manghi and John Palmeri and Mikhael Bechelany and Simon Cabello-Aguilar and Adib Abou-Chaaya and Philippe Miele and Emmanuel Balanzat and Jean Marc Janot},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1506.03568},
  year   = {2019}
}

备注

14 pages, Supplementary information available on request

离子通过亚 10 纳米直径疏水高长径比纳米孔的输运：实验、理论与模拟

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关键词

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