Short channel effects on electrokinetic energy conversion in solid-state nanopores

作者
Yan Zhang,Yuhui He,Makusu Tsutsui,Xiang Shui Miao,Masateru Taniguchi
出处
期刊:Scientific Reports [Nature Portfolio]
卷期号:7 (1): 46661-46661 被引量:42
标识
DOI:10.1038/srep46661
摘要

The ion selectivity of nanopores due to the wall surface charges is capable of inducing strong coupling between fluidic and ionic motion within the system. This interaction opens up the prospect of operating nanopores as nanoscale devices for electrokinetic energy conversion. However, the very short channel lengths make the ionic movement and fluidics inside the pore to be substantially affected by the ion depletion/accumulation around the pore ends. Based on three-dimensional electrokinetic modeling and simulation, we present a systematic theoretical study of nanopore electrical resistance, fluidic impedance, and streaming conductance. Our results show that by utilizing the short channel effect and preparing slippery nanopores the energy conversion efficiency can be dramatically increased to about 9% under large salt concentrations.

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