مطالعه عددی انتقال یونی ناشی از جریان الکترواسموتیک در نانوکانال ها

عملکرد بسیاری از سیستم¬های ریزالکترومکانیکی و سیستم¬های نانوالکترومکانیکی به جریان سیال در میکرو/نانو-کانال¬هایشان وابسته است. در دهه¬های اخیر با ورود علم و تکنولوژی به دنیای میکروئی و نانوئی و افزایش چشم¬گیر کاربرد سیستم¬های ریزالکترومکانیکی و نانوالکترومکانیکی، مطالعه¬ی جریان سیال در این ابعاد مورد توجه قرار-گرفته¬است. با کاهش ابعاد کانال¬های به کار¬رفته در سیستم¬های ریز¬سیال، اثر برخی از پدیده¬ها که معمولا در کانال-های معمولی صرف¬نظر می¬شدند، اهمیت پیدا کرده و دیگر قابل صرف¬نظر کردن نیست. یکی از این پدیده¬ها، پدیده¬ی الکتروکینتیک است که ناشی از بر¬هم ¬کنش سیال و دیواره¬ی بار¬دار است. در این پایان¬نامه به مطالعه¬ی ¬عددی انتقال یونی ناشی از جریان الکترواسموتیک در نانوکانال¬ها پرداخته شده¬است. به منظور شبیه¬سازی، از ترکیب معادلات پواسون-نرست-پلانک به همراه معادله¬ی استوکس استفاده شده¬است. در این مطالعه، بر خلاف مطالعه¬های پیشین ph محلول نیز در نظر گرفته شده¬است. در ابتدا روش عددی مورد استفاده با استفاده از نتایج تحلیلی و آزمایشگاهی راستی¬آزمایی می¬شود. در مرحله¬ی بعد تاثیر پارامتر¬های اساسی مانند گرادیان ولتاژ، غلظت و ph محلول و بار سطحی دیواره¬ی نانو¬کانال بررسی می¬شوند. سپس تاثیر گرادیان¬های غلظت و ph بر روی عملکرد نانوکانال¬ها مورد مطالعه قرار می¬گیرد. در قسمت بعد تاثیر تغییرات هندسی در نانو¬کانال مورد بحث و بررسی قرار می¬گیرد. در مرحله¬ی آخر واکنش¬های سطحی روی دیواره¬ی نانو¬کانال در نظر گرفته¬ می¬شوند و تاثیر این واکنش¬ها بر عملکرد نانو¬کانال¬ها به تفصیل مورد بحث قرار خواهد¬گرفت. نتایج به¬دست¬آمده نشان می¬دهد که ph محلول تاثیر عمده¬ای بر عملکرد نانو¬کانال¬ها دارد هم¬چنین مشاهده شد که با در¬نظر¬گرفتن واکنش¬های سطحی می¬توان بهتر عملکرد نانوکانال¬ها را توجیه نمود.