К теории жидкостного микродиода

  • Демёхин Е.А. Кубанский государственный университет, Краснодар, Россия
  • Барышев М.Г. Кубанский государственный университет, Краснодар, Россия
  • Горбачёва Е.В. Кубанский государственный университет, Краснодар, Россия
  • Франц Е.А. Кубанский государственный университет, Краснодар, Россия
УДК: 532.517.013.4 : 537.2

Аннотация

Рассмотрен метод выпрямления электрического тока в жидкостных микро-нанодиодах. В отличие от полупроводниковых диодов жидкостной легко интегрируется в устройства типа лаборатории на чипе (chip-on-lab). Микродиод представляет собой две трубки нано- или микронного размера разных диаметров, заполненных жидкостями с различными диэлектрическими проницаемостями и коэффициентами диффузии. Торцы трубок являются электродами для переменной разности потенциала, а носители заряда в трубках — ионы некоторого вещества. Процесс описывается одномерной нестационарной системой Нернста-Планка-Пуассона с соответствующими краевыми условиями. В предположении малости двойных ионных слоев и медленности изменения разности потенциала получено простое аналитическое решение задачи, позволяющее понять физику процесса ректификации.

Ключевые слова: микро-нанодиоды, электролит, уравнения Нернста-Планка-Пуассона, электронейтральный диффузионный слой, двойной ионный слой

Информация об авторах

Евгений Афанасьевич Демёхин
д-р физ.-мат. наук, профессор кафедры вычислительной математики и информатики Кубанского государственного университета
e-mail: edemekhi@gmail.com
Михаил Геннадьевич Барышев
д-р биол. наук, профессор кафедры радиофизики и радиоэкологии Кубанского государственного университета
e-mail: science-prp@kubsu.ru
Екатерина Витальевна Горбачёва
магистрант кафедры математического моделирования Кубанского государственного университета
e-mail: katya1911@list.ru
Елизавета Александровна Франц
магистрант кафедры математического моделирования Кубанского государственного университета
e-mail: gandizel@mail.ru

Литература

  1. Chemical Effects Due to the Ionization of Impurities in Semiconductors s// J. Chem. Phys. 1953. Vol. 21. P. 1209-1218.
  2. Scanning Electrochemical Microscopy. Application of SECM to the study of charge transfer processes at the liquid/liquid Interface // Phys. Chem. 1995. Vol. 99(43). P. 16033-16042.
  3. Nanofluidic Diode and Bipolar Transistor // Nano Lett. 2005. Vol. 5. P. 2274-2280.
  4. Ionic Selectivity of Single Nanochannels // Nano Lett. 2008. Vol. 8. P. 1978-1985.
  5. Ion-Current Rectification in Nanopores and Nanotubes with Broken Symmetry // Adv. Funct. Mater. 2006. Vol. 16. P. 735-746.
  6. Electromigration Current Rectification in a Cylindrical Nanopore Due to Asymmetric Concentration Polarization // Anal. Chem. 2009. Vol. 81. P. 3128-3133.
  7. Selection of Nonequilibrium Overlimiting Currents: Universal Depletion Layer Formation Dynamics and Vortex Instability // Phys. Rev. Lett. 2008. Vol. 101. P. 254501-254505.
  8. Understanding electrokinetics at the nanoscale: A perspective // Biomicrofluidics. 2009. Vol. 3. P. 012001-012016.
  9. Physicochemical hydrodynamics. John Wiley and Sons, Inc, 1994. 353 p.
  10. Porous-electrode theory with battery applications // AlChE Journal. 1975. Vol. 21. No. 1. P. 25-41.
  11. Zur theorie der elektrolytischen doppelschicht // Z. Elektrochem. 1924. Vol. 30. P. 508-516.
  12. Electric Current across the Metal-Solid Electrolyte Interface // Physica Status Solidi (a). 1977. Vol. 39. P. 573-582.
  13. Current-voltage relations for electrochemical thin films // SIAM J. Appl. Math. 2005. Vol. 65. No. 5. P. 1463-1484.
  14. Перенос ионов в мембранах. М: Наука, 1996. 392 p.

Финансирование

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке РФФИ (12-08-00924-а, 11-08-00480-а).

Выпуск
Страницы
31-37
Прислано
2013-07-26
Опубликовано
2013-09-23

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)

1 2 > >>