盐度梯度下纳米孔中扩散离子电流的理论预测
化学物理
2023-09-15 v1
摘要
在带电纳米孔中，离子扩散电流反映了纳米孔的离子选择性和离子渗透性，其决定了渗透能量转换的性能，即输出功率和效率。本文基于盐度梯度下扩散离子输运的模拟研究，发展了针对阳离子选择性纳米孔的扩散电流理论预测方法。离子扩散电流 I 与孔长满足倒数关系，在长纳米孔中 I 与 a/L 相关（a 为常数）。a 由纳米孔内阴离子和阳离子扩散路径的横截面积决定，可分别用直径的二次幂和二次幂与一次幂的叠加来描述。通过使用有效浓度梯度代替名义浓度梯度，可在离子扩散电流预测中有效避免由浓差极化引起的偏差。借助所建立的有效浓度差和离子扩散电流方程，在纳米孔长度大于 100 nm 且双电层不重叠的情况下，可很好地预测跨纳米孔的扩散电流。我们的结果可为盐度梯度下离子扩散电流的定量预测提供便捷途径。
引用
@article{arxiv.2309.07389,
title = {Theoretical prediction of diffusive ionic current through nanopores under salt gradients},
author = {Long Ma and Zihao Gao and Jia Man and Jianyong Li and Guanghua Du and Yinghua Qiu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.07389},
year = {2023}
}