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Entrance Effects Induced Rectified Ionic Transport in a Nanopore/Channel
ACS Sensors ( IF 8.2 ) Pub Date : 2017-12-27 00:00:00 , DOI: 10.1021/acssensors.7b00793 Yu Ma 1, 2 , Jinxiu Guo 1, 2 , Laibing Jia 3 , Yanbo Xie 1, 2
ACS Sensors ( IF 8.2 ) Pub Date : 2017-12-27 00:00:00 , DOI: 10.1021/acssensors.7b00793 Yu Ma 1, 2 , Jinxiu Guo 1, 2 , Laibing Jia 3 , Yanbo Xie 1, 2
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The nanofluidic diode, as one of the emerging nanofluidic logic devices, has been used in many fields such as biosensors, energy harvesting, and so on. However, the entrance effects of the nanofluidic ionic conductance were less discussed, which can be a crucial factor for the ionic conduction. Here we calculate the ionic conductance as a function of the length-to-pore ratio (L/r), which has a clear boundary between nanopore (surface dominated) and nanochannel (geometry dominated) electrically in diluted salt solution. These entrance effects are even more obvious in the rectified ionic conduction with oppositely charged exterior surfaces of a nanopore. We build three models—Exterior Charged Surface model (ECS), Inner Charged Surface model (ICS), and All Charged Surface model (ACS)—to discuss the entrance effects on the ionic conduction. Our results demonstrate, for a thin nanopore, that the ECS model has a larger ionic rectification factor (Q) than that of ICS model, with a totally reversed tendency of Q compared to the ICS and ACS models as L/r increases. Our models predict an alternative option of building nanofluidic biosensors that only need to modify the exterior surface of a nanopore, avoiding the slow diffusion of molecules in the nanochannel.
中文翻译：
入口效应在纳米孔/通道中诱导整流离子传输。
作为新兴的纳米流体逻辑器件之一，纳米流体二极管已在许多领域中使用，例如生物传感器，能量收集等。然而，对纳米流体离子电导率的进入效应的讨论较少，这可能是离子电导率的关键因素。在这里，我们计算离子电导率与长孔比（L / r）的关系。），在稀盐溶液中电学上在纳米孔（以表面为主）和纳米通道（以几何形状为主）之间有清晰的边界。在纳米孔外表面带相反电荷的经整流的离子传导中，这些进入效应甚至更为明显。我们建立了三个模型-外部带电表面模型（ECS），内部带电表面模型（ICS）和所有带电表面模型（ACS）-来讨论入射对离子传导的影响。我们的结果表明，对于薄纳米孔，ECS模型具有比ICS模型更大的离子整流因子（Q），与ICS和ACS模型相比，其L / r具有完全相反的Q趋势。增加。我们的模型预测了构建纳米流体生物传感器的另一种选择，该传感器只需修改纳米孔的外表面，避免分子在纳米通道中缓慢扩散。
更新日期：2017-12-27
中文翻译：
入口效应在纳米孔/通道中诱导整流离子传输。
作为新兴的纳米流体逻辑器件之一，纳米流体二极管已在许多领域中使用，例如生物传感器，能量收集等。然而，对纳米流体离子电导率的进入效应的讨论较少，这可能是离子电导率的关键因素。在这里，我们计算离子电导率与长孔比（L / r）的关系。），在稀盐溶液中电学上在纳米孔（以表面为主）和纳米通道（以几何形状为主）之间有清晰的边界。在纳米孔外表面带相反电荷的经整流的离子传导中，这些进入效应甚至更为明显。我们建立了三个模型-外部带电表面模型（ECS），内部带电表面模型（ICS）和所有带电表面模型（ACS）-来讨论入射对离子传导的影响。我们的结果表明，对于薄纳米孔，ECS模型具有比ICS模型更大的离子整流因子（Q），与ICS和ACS模型相比，其L / r具有完全相反的Q趋势。增加。我们的模型预测了构建纳米流体生物传感器的另一种选择，该传感器只需修改纳米孔的外表面，避免分子在纳米通道中缓慢扩散。
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