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题名蛋白质纳米孔内电渗现象的数值模拟
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作者
张琳
陈思航
冯竞慧
李明伦
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机构
吉林大学招标与采购管理中心
马萨诸塞大学阿默斯特分校化学工程系
长春职业技术学院机电学院
马萨诸塞大学阿默斯特分校聚合物科学与工程系
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出处
《实验技术与管理》
CAS
北大核心
2024年第10期125-130,共6页
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基金
2024年度吉林省教育厅科学研究项目(JJKH20241782KJ)。
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文摘
电渗现象是在外加电场下,电解质溶液通过带电多孔介质或毛细管时的液体运动。电渗现象提供了一种高效、可控的液体输运方式,广泛应用于微流控、生物医学检测、化学分析、土壤修复和水处理领域,尤其是高通量基因测序。电渗现象受电场强度、液体黏度、电导率和介质孔隙结构影响,系统研究纳米限域内电渗流的物理性质对优化其应用非常重要。由于纳米级研究的挑战,实验上测量电渗流性质较为困难,理论和数值模拟成为研究电渗现象的有效方法。该研究通过数值模拟探究了蛋白质纳米孔内电渗流(EOF)的物理性质,尤其是在不同电场强度和溶液盐浓度条件下的行为。采用Poisson-Nernst-Planck和Navier-Stokes方程组耦合模型,结合有限元方法,详细分析了电解质溶液中离子的分布和流体流动。研究发现,电渗流速度和电场强度的分布在纳米孔中极不均匀,且受到外加电势和溶液盐浓度的显著影响。在高盐浓度环境下,电渗流速度显著增加,尤其是在孔的中心区域。此外,电场强度的梯度显著影响了电渗流速度的分布,揭示了通过调控电场控制电渗流的可能性。该研究为深入理解纳米孔内的电动特性提供了视角,并指出了其在分子分离和生物医学检测中的应用潜力。
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关键词
电渗
纳米孔
数值模拟
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Keywords
electroosmosis
nanopores
numerical simulation
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分类号
O645.17
[理学—物理化学]
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