Показать сокращенную информацию
Modelling the Ionic Conductivity of Nanopores with Electrically Conductive Surface
Автор | Krom, Artur I. | en |
Автор | Medvedeva, Maria I. | en |
Автор | Ryzhkov, Ilya I. | en |
Автор | Кром, Артур И. | ru_RU |
Автор | Медведева, Мария И. | ru_RU |
Автор | Рыжков, Илья И. | ru_RU |
Дата внесения | 2020-12-20T04:43:07Z | |
Дата, когда ресурс стал доступен | 2020-12-20T04:43:07Z | |
Дата публикации | 2021-01 | |
URI (для ссылок/цитирований) | https://elib.sfu-kras.ru/handle/2311/137820 | |
Аннотация | The ionic conductivity of nanopores with electrically conductive surface is investigated theoretically. The generalization of two-dimensional (2D) Space–charge model to calculating the ion transport under the applied potential gradient in a nanopore with constant surface potential is proposed for the first time. The results are compared with one-dimensional (1D) Uniform potential model, which is derived from the Space–charge model by assuming the independence of potential, ion concentrations, and pressure on the radial coordinate. We have found that the increase of surface potential magnitude leads to the enhancement of conductivity due to the increase of counter–ion concentration inside the nanopore. It is shown that the 1D and 2D models provide close results when the pore radius is smaller than the Debye length. Otherwise, the 1D model essentially overestimates the ionic conductivity. According to the 2D model, the ionic conductivity decreases with increasing the nanopore radius, while the 1D model predicts the opposite trend, which is not physically correct | en |
Аннотация | В работе теоретически исследуется ионная проводимость нанопоры с электропроводящей поверхностью. Для описания ионного переноса под действием приложенной разности потенциалов в нанопоре с поcтоянным поверхностным потенциалом впервые предложено обобщение двумерной модели пространственного заряда на основе уравнений Навье–Стокса, Нернсталанка и Пуассона. Результаты расчетов сравниваются с данными, полученными на основе одномерной модели равномерного потенциала, которая выводится из модели пространственного заряда в предположении независимости потенциала, концентраций ионов и давления от радиальной координаты. Установлено, что увеличение абсолютной величины потенциала поверхности приводит к росту проводимости в силу повышения концентрации противоионов внутри нанопоры. Показано, что обе модели дают близкие значения проводимости для нанопор, радиус которых меньше длины Дебая. Для нанопор большего радиуса одномерная модель дает завышенные значения проводимости. Согласно двумерной модели, ионная проводимость уменьшается с увеличением радиуса нанопоры, что не подтверждается одномерной моделью, которая даёт физически некорректный результат в этом случае | ru_RU |
Язык | en | en |
Издатель | Сибирский федеральный университет. Siberian Federal University | en |
Тема | nanopore | en |
Тема | ionic conductivity | en |
Тема | Space charge model | en |
Тема | Uniform potential model | en |
Тема | нанопора | ru_RU |
Тема | ионная проводимость | ru_RU |
Тема | модель пространственного заряда | ru_RU |
Тема | модель однородного потенциала | ru_RU |
Название | Modelling the Ionic Conductivity of Nanopores with Electrically Conductive Surface | en |
Альтернативное название | Моделирование ионной проводимости нанопор с проводящей поверхностью | ru_RU |
Тип | Journal Article | en |
Контакты автора | Krom, Artur I.: Institute of Computational Modelling of SB RAS Krasnoyarsk, Russian Federation; kromarthur@gmail.ru | en |
Контакты автора | Medvedeva, Maria I.: Siberian Federal University Krasnoyarsk, Russian Federation; mimedvedeva@rambler.ru | en |
Контакты автора | Ryzhkov, Ilya I.: Institute of Computational Modelling of SB RAS Krasnoyarsk, Russian Federation; Siberian Federal University Krasnoyarsk, Russian Federation; rii@icm.krasn.ru | en |
Контакты автора | Кром, Артур И.: Институт вычислительного моделирования СО РАН Красноярск, Российская Федерация | ru_RU |
Контакты автора | Медведева, Мария И.: Сибирский федеральный университет Красноярск, Российская Федерация | ru_RU |
Контакты автора | Рыжков, Илья И.: Институт вычислительного моделирования СО РАН Красноярск, Российская Федерация; Сибирский федеральный университет Красноярск, Российская Федерация | ru_RU |
Страницы | 74–86 | ru_RU |
DOI | 10.17516/1997-1397-2021-14-1-74-86 | |
Журнал | Журнал Сибирского федерального университета.Математика и физика.Journal of Siberian Federal University. Mathematics & Physics, 2021 14 (1) | en |