Nanoscale Electrokinetics and Microvortices: How Microhydrodynamics Affects Nanofluidic Ion Flux

不稳定性 电动现象 离子 材料科学 离子通道 机械 物理 纳米技术 化学物理 化学 生物化学 量子力学 受体
作者
Hai‐Chou Chang,Gilad Yossifon,E. A. Demekhin
出处
期刊:Annual Review of Fluid Mechanics [Annual Reviews]
卷期号:44 (1): 401-426 被引量:182
标识
DOI:10.1146/annurev-fluid-120710-101046
摘要

When a direct current (DC) electric field is applied across an ion-selective nanoporous membrane or a nanochannel with an overlapping Debye layer, a surprising microvortex instability occurs on the side of the membrane/channel through which counterions enter. Despite its micro and nano length scales, this instability exhibits all the hallmarks of other classical hydrodynamic instabilities—a subharmonic cascade, a wide-band fluctuation spectrum, and a coherent structure dominated by spatiotemporal dynamics. Moreover, the resulting convection enhances the ion flux into the ion-selective medium and gives rise to an overlimiting-current bifurcation in the current-voltage relationship. This hydrodynamically driven nonequilibrium ion flux does not seem to have any equivalent in cell membrane ion channels. Yet, by introducing asymmetric entrances to provide different polarized regions and/or viscous arrest of the vortex instability, one can fabricate a hydrodynamic nanofluidic diode. With other modifications, hysteretic, excitable, and oscillatory ion flux dynamics could also be elicited—all with strong hydrodynamic features.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
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
JHY发布了新的文献求助10
刚刚
刚刚
油菜籽完成签到 ,获得积分10
1秒前
无花果应助嘿嘿嘿采纳,获得10
1秒前
kai发布了新的文献求助10
1秒前
waynechang完成签到,获得积分10
1秒前
yy发布了新的文献求助10
1秒前
咔什么嚓完成签到,获得积分10
1秒前
海芋完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
2秒前
末位牛马完成签到,获得积分10
2秒前
文具盒发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
科研通AI6.3应助oi采纳,获得10
4秒前
4秒前
4秒前
Lucas应助也行采纳,获得10
5秒前
manman完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
5秒前
方爱梅发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
柳亦诚发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
震九洲发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
wanci应助科研通管家采纳,获得30
7秒前
爆米花应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
7秒前
jepson0205发布了新的文献求助50
7秒前
桐桐应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
7秒前
sun发布了新的文献求助10
7秒前
烟花应助羽化成环采纳,获得10
7秒前
7秒前
情怀应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
copycat发布了新的文献求助100
7秒前
7秒前
高分求助中
Malcolm Fraser : a biography 700
Signals, Systems, and Signal Processing 610
天津市智库成果选编 600
Climate change and sports: Statistics report on climate change and sports 500
Forced degradation and stability indicating LC method for Letrozole: A stress testing guide 500
Organic Reactions Volume 118 400
A Foreign Missionary on the Long March: The Unpublished Memoirs of Arnolis Hayman of the China Inland Mission 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6464664
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8271764
关于积分的说明 17636294
捐赠科研通 5537804
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2907417
邀请新用户注册赠送积分活动 1884396
关于科研通互助平台的介绍 1731577