纳米尺度孔隙中离子库仑阻塞的表界面效应
介观与纳米尺度物理
2017-12-27 v1
摘要
纳米孔中的离子库仑阻塞是一种与电子库仑阻塞既有相似之处也有差异的现象。在此,我们通过直径约一纳米、长度达数纳米的纳米孔中离子传输的全原子分子动力学广泛研究了该现象。我们的目标是更好地理解孔隙壁原子粗糙度和结构在离子库仑阻塞中的作用。我们的数值结果揭示了以下总体趋势。首先,纳米孔选择性随其直径变化,且纳米孔在膜中的位置影响电流强度。其次,离子通过纳米孔的传输以类跳跃方式在一组由膜原子引起的局域电场导致的离散态上进行。在某些情况下,这在纳米孔内创建了缓慢变化的“类晶体”离子结构。第三,虽然在给定电压下纳米孔电阻取决于其长度,但该依赖关系的斜率似乎与离子摩尔浓度无关。我们提出了一种有效动力学模型,可捕捉分子动力学模拟中观察到的离子库仑阻塞行为。
引用
@article{arxiv.1711.09725,
title = {Surface effects on ionic Coulomb blockade in nanometer-size pores},
author = {Hiroya Tanaka and Hideo Iizuka and Yuriy V. Pershin and Massimiliano Di Ventra},
journal= {arXiv preprint arXiv:1711.09725},
year = {2017}
}
备注
Nanotechnology (in press)