纳米通道中离子输运机理的分子动力学仿真  

作　　者：陈敏[1] 陈云飞[1,2] 仲武[1] 杨决宽[1] 

机构地区：[1]东南大学机械工程学院,南京210096 [2]MEMS教育部重点实验室,南京210096

出　　处：《中国科学（E辑）》2009年第2期249-255,共7页Science in China(Series E)

基　　金：国家重点基础研究发展计划("973"计划)(批准号:2006CB300404);国家自然科学基金项目(批准号:50475077;50676019);江苏省自然科学基金项目(批准号:BK2006510);教育部博士点基金项目(批准号:20050286019);新世纪优秀人才支持计划项目(批准号:NCET-04-0470)资助

摘　　要：建立了一种两端带有缓冲液池的纳米通道流体电动输运的分子动力学模型,仿真了纳米通道中的离子输运过程.结果表明,纳米通道的带电表面会引起双电层(EDL)域中反号离子的富余及同号离子的衰减,在外加电场作用下,通道中正负离子的定向移动将产生稳定的电泳电流,该电流主要由EDL域中占主导地位的反号离子的定向移动产生;当EDL域与外界有离子交换时,电场的作用会导致EDL域内Na+和Cl?离子数量的减少,平衡后,EDL域的电中性将受到破坏,对外显示的电性取决于表面电荷的特性;EDL域内离子分布与连续理论预测的结果相差很大,如壁面附近Na+浓度峰值远低于理论预测值;提高表面电荷密度可以有效提高反号离子在通道中的传输效率,同时降低同号离子的传输效率.仿真结果证实了经典扩散双电层理论模型无法准确描述纳米通道中的离子分布,探明了相关实验现象的产生机理以及纳米通道中离子传输效率与表面电荷密度的关系,为纳米泵的设计及应用提供了理论依据.

关 键 词：离子输运 纳米通道 分子动力学仿真 传输效率 

分 类 号：TB383.1[一般工业技术—材料科学与工程]