Model charged cylindrical nanopore in a colloidal dispersion: charge reversal, overcharging and double overcharging

• Veröffentlicht in: Condensed Matter Physics
• Datum: 2017
• ISSN: 1607-324X
• Hauptverfasser: González-Tovar, E., Lozada-Cassou, M.
• Format: Artikel
• Sprache: Englisch
• Veröffentlicht: Інститут фізики конденсованих систем НАН України 2017
• Online Zugang: https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/157003
• Назва журналу: Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
• Zitieren: Model charged cylindrical nanopore in a colloidal dispersion: charge reversal, overcharging and double overcharging / E. González-Tovar, M. Lozada-Cassou // Condensed Matter Physics. — 2017. — Т. 20, № 3. — С. 33604: 1–10. — Бібліогр.: 47 назв. — англ.

Using the hypernetted-chain/mean spherical approximation (HNC/MSA) integral equations we study the electrical double layer inside and outside a model charged cylindrical vesicle (nanopore) immersed into a primitive
 model macroions solution, so that the macroions are only present outside the nanopore, i.e., the vesicle wall
 is impermeable only to the external macroions. We calculate the ionic and local linear charge density profiles
 inside and outside the vesicle, and find that the correlation between the inside and outside ionic distributions
 causes the phenomena of overcharging (also referred to as surface charge amplification) and/or charge reversal. This is the first time overcharging is predicted in an electrical double layer of cylindrical geometry. We also
 report the new phenomenon of double overcharging. The present results can be of consequence for relevant
 systems in physical-chemistry, energy storage and biology, e.g., nanofilters, capacitors and cell membranes. Використовуючи гiпернет-ланцюгове/середньо-сферичне наближення iнтегральних рiвнянь, ми вивчаємо подвiйний електричний шар всерединi i зовнi модельної зарядженої цилiндричної бульбашки (нанопори), зануреної в примiтивну модель розчину макроiонiв таким чином, що макроiони присутнi лише
 зовнi нанопори, тобто стiнка бульбашки є проникною лише для зовнiшнiх макроiонiв. Ми обчислюємо
 профiлi iонної густини i локальної лiнiйної зарядової густини всерединi i зовнi бульбашки i знаходимо,
 що кореляцiя мiж внутрiшнiм i зовнiшнiм розподiлами спричинює явище надмiрного зарядження (також
 вiдоме як збiльшення поверхневого заряду) i/або зарядоiнварiантнiсть. Це вперше, коли явище надмiрного зарядження прогнозується в електричному подвiйному шарi цилiндричної геометрiї. Ми також повiдомляємо про нове явище подвiйного надмiрного зарядження. Представленi результати можуть мати
 значення для пов’язаних систем у фiзичнiй хiмiї, для збереження енергiї, в бiологiї, а саме, для нанофiльтрiв, конденсаторiв i клiтинних мембран.