Ion Diffusion through Nanocellulose Membranes: Molecular Dynamics Study

扩散 材料科学 化学物理 离子 电导率 纳米纤维素 分子动力学 离子电导率 离子键合 纳米技术 纤维素 化学 电解质 计算化学 物理化学 热力学 物理 有机化学 生物化学 电极
作者
Mohit Garg,Igor Zozoulenko
出处
期刊:ACS applied bio materials [American Chemical Society]
卷期号:4 (12): 8301-8308 被引量:4
标识
DOI:10.1021/acsabm.1c00829
摘要

One of the most promising applications of nanocellulose is for membranes for energy storage devices including supercapacitors, batteries, and fuel cells. Several recent studies reported the fabrication of cellulose-based membranes where ionic conductivity was confined to channels. So far, theoretical understanding of the effect of the nanoconfinement and surface charged groups on the diffusion coefficient of ions in cellulose nanochannels is missing. In the present study, we perform atomistic molecular dynamics simulations to provide this theoretical understanding and unravel mechanisms affecting the ionic diffusion in nanochannels. We demonstrate that the diffusion coefficient of ions in cellulose nanochannels is reduced in comparison to its bulk value. The change of the diffusion coefficient depends on the density of charged surface groups in nanochannels and the channel height, and it is primarily caused by the Coulomb interaction between the ions and the surface. We believe that our results reveal an important structure/property relationship in cellulose nanochannels, and they show that accounting for the dependence of the diffusion coefficient on the charge of the surface groups and channel height can be important for the Nernst-Plank-Poisson modeling of the ion conductivity in nanomembranes as well as for accurate fitting the experimental data to extract the material parameters.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
Anderson123完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
深情安青应助科研通管家采纳,获得10
刚刚
小二郎应助科研通管家采纳,获得10
刚刚
桐桐应助科研通管家采纳,获得10
刚刚
linkman应助科研通管家采纳,获得10
刚刚
Meyako应助科研通管家采纳,获得10
刚刚
ZHOUCHENG完成签到,获得积分10
1秒前
pluto应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
李健应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
所所应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
Ava应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
NexusExplorer应助科研通管家采纳,获得30
1秒前
1秒前
1秒前
1秒前
Anderson732完成签到,获得积分10
1秒前
nlbkk完成签到,获得积分20
2秒前
顾矜应助zt采纳,获得10
2秒前
2秒前
啦啦啦喽发布了新的文献求助10
4秒前
So1arAy发布了新的文献求助10
4秒前
孙佳美发布了新的文献求助10
4秒前
英俊的铭应助荔枝多酚采纳,获得10
4秒前
4秒前
5秒前
陈镕祥发布了新的文献求助10
5秒前
xdd发布了新的文献求助10
5秒前
科研通AI5应助飞云采纳,获得10
5秒前
桐桐应助nlbkk采纳,获得30
6秒前
独特日记本完成签到,获得积分10
6秒前
不能说的秘密完成签到,获得积分10
6秒前
霸气曼彤发布了新的文献求助10
6秒前
wendinfgmei完成签到,获得积分10
7秒前
Sene完成签到,获得积分10
7秒前
超级的白开水完成签到 ,获得积分10
7秒前
远航完成签到,获得积分10
7秒前
bkagyin应助witting采纳,获得10
9秒前
半凡完成签到,获得积分10
9秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各位详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
First Farmers: The Origins of Agricultural Societies, 2nd Edition 500
Assessment of adverse effects of Alzheimer's disease medications: Analysis of notifications to Regional Pharmacovigilance Centers in Northwest France 400
The Rise & Fall of Classical Legal Thought 260
Introduction to Water Resources and Environmental Issues 200
Absent Here 200
Methods of optimization 200
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4346984
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3853233
关于积分的说明 12027102
捐赠科研通 3494873
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1917494
邀请新用户注册赠送积分活动 960463
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 860337