纳米尺度水及大分子电渗流的分子动力学研究

来源 :东南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ping996115122xing
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着微流体系统,尤其是生物芯片和缩微芯片实验室技术的发展,微米乃至纳米尺度构件中流体的驱动与控制技术越来越引起人们的注意.基于连续介质假设,Poisson-BoltzRann方程和Nayier-Stokes方程的连续性理论在处理微米尺度以上的电渗流时取得了相当大的成功。当管径减小至纳米级时,连续性理论是否仍然能够用于描述纳米尺度的电渗就很值得探讨。而在纳米级通道中捕获单个大分子是很多生物分子的应用首先要解决的问题。 利用分子动力学模拟方法,首先模拟了不同间距的硅平板对于受限于其中的水分子的结构性质的影响,结果表明:受限水呈现出与体态水完全不同的结构性质,主要是由于硅壁的影响。对大间距,硅壁的吸引力造成了其附近形成两个明显的水层,其中的水分子平行于壁面形成氢键,中心区域水呈现体态结构;而对小间距,水密度峰值数量减小,水分子中的O-H键近似垂直于壁面,与临近的水层形成氢键,构成稳定的结构。 通过在两平行板上添加表面电荷,对间距为2.9nm两平行板问的电渗现象进行了研究.模拟结果表明,在双电层靠近中间的区域内,同号离子的数目大于对离子的数目,出现了电荷倒置现象,其原因是由于固体板及表面电荷对氯离子、钠离子不同的作用特性,诱导了电荷过度补偿,导致中间区域内氯离子数量少于钠离子数:Z向三分之二的区域内,分子动力学模拟的电渗流的流向与连续性理论预测的流向相反,出现了反转电渗流,原因可归于脱水化氯离子致密层的形成和电荷倒置两个因素。 最后模拟了间距为2.9nm两硅平板间基于电渗力捕捉单个大分子,结果表明:系统中加入大分子后,在双电层靠近中间的区域内,电荷倒置现象依然存在,但其强度有所减弱;由于系统中加入了大分子,使得大分子在电渗力的拖拽作用下速度有明显降低,为实现大分子的完全剥离提供了依据。
其他文献
润滑是在相对运动表面加入第三种物质,以降低摩擦、减少磨损的措施。润滑站是一种润滑设备,通过压力把润滑油强制输送到机器的摩擦部位,因此广泛应用于化工、水泥、矿山、锻压、冶金、电力等设备。在润滑站的设计中存在元件选型需要大量查表、过滤器选型结果差别较大、管路直径的确定大多凭借经验,润滑站系统性能评价缺乏统一标准等问题。针对以上问题,本文以一般形式润滑站的结构组成为基础,开展了对泵及过滤装置的精确选型方
21世纪,随着工业的极速发展,材料日益更新,纳米颗粒的性能得到进一步研究,采用化学复合镀方法,可以有效的把纳米性质体现在镀层中,从而使镀层的硬度得到较大提高,耐腐蚀性能
期刊
随着科学技术的发展,机器人技术越来越多的被应用于医疗领域,用护士助手机器人去代替医护人员执行护理任务变成现实。但是护士助手机器人的自主导航定位的研究是一个难点问题,本课题是以黑龙江省自然科学基金项目“护士助手机器人基础技术研究”为依托,重点研究了护士助手机器人自主导航方法。首先,了解了移动机器人及护士助手机器人的国内外发展现状,分析了移动机器人自主导航定位的关键技术发展状况。建立以三轮结构为基础的
随着我国经济发展水平的提升,交通项目建设数量逐渐增多,做好高速公路的管理和养护工作已经成为相关部门和工作人员的一项重要任务.然而高速公路养护管理工作具有流动性、突
期刊
研究了挤压温度对TiAl合金变形组织与性能均匀性的影响.结果 表明,TiAl合金挤压件芯部与边缘组织差异明显,芯部为粗大的近片层组织,边缘为细小的等轴近y组织,这与变形温度和
目前,曲轴的非圆跟踪磨削技术的应用已趋于广泛。由于非圆跟踪磨削的工作原理等原因,使其在磨削时难以象常规磨削那样进行相应的加工在线检测。本文在充分分析现有相关技术的情