整流双极纳米孔的多尺度建模：泊松-能斯特-普朗克与蒙特卡洛的比较
软凝聚态物质
2017-04-26 v1 生物物理
摘要
在多尺度建模方法框架下，我们使用连续介质和粒子模拟方法对双极整流纳米孔进行系统研究。两种方法的共同基础是应用能斯特-普朗克(NP)方程在隐式水电解质模型框架下计算离子传输。不同之处在于，泊松-能斯特-普朗克(PNP)方法使用泊松-玻尔兹曼理论，而粒子模拟方法(NP+LEMC)使用局部平衡蒙特卡洛(LEMC)方法将浓度分布与电化学势分布关联起来。由于我们考虑的是短而窄的双极孔，我们使用二维PNP进行模拟。此外，还展示了考虑离子拥挤的PNP非线性版本的结果。我们观察到，PNP中应用的平均场近似适用于复现双极纳米孔的基本行为(例如整流)，适用于变化的系统参数(电压、表面电荷、电解质浓度和孔径)。我们给出了表征该纳米孔作为器件行为的电流数据，以及浓度、电势和电化学势分布。
引用
@article{arxiv.1701.06344,
title = {Multiscale modeling of a rectifying bipolar nanopore: Comparing Poisson-Nernst-Planck to Monte Carlo},
author = {Bartłomiej Matejczyk and Mónika Valiskó and Marie-Therese Wolfram and Jan-Frederik Pietschmann and Dezső Boda},
journal= {arXiv preprint arXiv:1701.06344},
year = {2017}
}