بررسی حرکت نانو ذرات در سیال با استفاده از نرم افزارهای اسپرسو و گرومکس

بررسی میدان الکتریکی و نیز توزیع یون ها در پیرامون ذرات کلوئیدی از جذابیت نظری و تجربی قابل ملاحظهای برخوردار میباشد. این جذابیت با پیشرفت روش های تجربی و امکان بررسی رفتار ذرات ریزتر با ابزارهای اندازه گیری دقیق تر، نه تنها کاهش نیافته، بلکه افزوده نیز شده است. بررسی پدیده هایی مانند جمع شدن ذرات کلوئیدی ، حرکت این ذرات در میدان الکتریکی خارجی و نیز حرکت این ذرات در میدان دمایی نیاز به دانستن مقدار دقیق پتانسیل الکتریکی (و توزیع یون های مثبت و منفی) در پیرامون کلوئیدها را بیشتر آشکار مینمایند[2]. به طور سنتی، نظریه ی پواسون بولتزمن و یا حد دیبای هوکل آن برای محاسبه ی پتانسیل و توزیع ذرات در پیرامون کلوئید به کار می روند[2]. در این حالت آب پیرامون کلوئید، سیالی پیوسته در نظر گرفته می شود و ساختار ریز آن تنها به صورت یک ثابت دی الکتریک و یک ضریب وشکسانی خود را نشان میدهند؛ همچنین یون های مثبت و منفی نیز به صورت توزیعهای پیوسته ای از بار در فضا در نظر گرفته میشوند و از ذات گسسته و جایگزیده ی آنها صرفنظر میشود. در کنار این دو فرض، توزیع بار الکتریکی در روی سطح کلوئید نیز پیوسته در نظر گرفته میشود! سه تقریب ذکر شده تنها در صورتی درست و قابل اعتماد هستند که تمام طول های دخیل در مسئله از فاصله ی نوعی میان یونها، ابعاد ملکول های آب و نیز فاصله ی قرار گرفتن عاملهای باردار در روی سطح کلوئید بسیار بزرگتر باشند. این سه قید در بسیاری از موارد ارضا نمیشوند و استفاده از نظریه ی پواسون بولتزمن و دیبای هوکل را با ابهام جدی روبروی میسازند [7]. ما در اینجا تلاش کرده ایم تا با شبیه سازی دینامیک ملکولی با استفاده از نرم افزار اسپرسو [32] و گرومکس [33]، تصویر دقیق تری از آنچه در نزدیکی سطح کلوئید رخ می دهد به دست بیاوریم. در شبیه سازی با استفاده از اسپرسو ساختار ملکولی آب (به معنی دو یون هیدروژن و یک یون اکسیژن که در فاصله و شرایط مشخصی نسبت به هم قرار گرفته اند)، ساختار گسسته ی یون های محلول در آب و نیز توزیع گسسته ی عامل های باردار در روی سطح کلوئید را در نظر گرفته ایم. در شبیهسازی با استفاده از گرومکس نیز پیچیدگیهای دیگری مانند پیوندهای هیدروژنی و ... در نظر گرفته شده اند. مقایسه ی نتایج ما با دادههای نظری لزوم در نظر گرفتن این پیچیدگیها را بیشتر آشکار مینماید. ما امیدواریم که نتایج به دست آمده و نتایجی که در آینده ی نزدیک به دست خواهیم آورد راه را برای ایجاد درکی جامع تر از پدیده ی الکتروفورز هموار نماید.