一种基于单个聚二甲基硅氧烷( PDMS )纳米通道的表面电荷调控纳米流体二极管

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 16:19
文章英文标题
A surface charge governed nanofluidic diode based on a single polydimethylsiloxane (PDMS) nanochannel
正文
假说纳米流体二极管最近引起了人们的强烈关注。设计这些器件常用的材料是膜基短纳米孔和取向碳纳米管束。基于单个PDMS纳米通道的纳米流控二极管的开发是非常理想和非常具有挑战性的,它更容易被引入芯片上的集成电子系统。聚电解质层层沉积可以改变PDMS纳米通道的尺寸和表面性质,为基于PDMS纳米通道开发高性能纳米流控二极管提供了新的可能性。实验通过聚电解质表面修饰,控制单个PDMS纳米通道的表面电荷和尺寸,提出了一种新颖的纳米流控二极管的设计。采用聚苯醚( PB )和硫酸右旋糖酐( DS )减小PDMS纳米通道尺寸,以满足LBL离子门控的要求,并在纳米通道末端产生相反的表面电荷。对这种纳米流控二极管的参数进行了系统的研究。在PB / DS改性纳米通道中,其整流比可高达218,是迄今报道的最好的。这种整流比随着高压频率和离子浓度的增加而降低,而在较短的纳米通道中则增加。
文章内容(英文)
Hypothesis Nanofluidic diodes have attracted intense attention recently. Commonly used materials to design these devices are membrane-based short nanopores and aligned Carbon nanotube bundles. It is highly desirable and very challenging to develop a nanofluidic diode based on a single PDMS nanochannel which is easier to be introduced into an integrated electronic system on a chip. Layer-by-layer (LBL) deposition of charged polyelectrolytes can change the size and surface properties of PDMS nanochannels that provides new possibilities to develop high-performance nanofluidic based on PDMS nanochannels.;Experiments A novel design of nanofluidic diode is presented by controlling the surface charges and sizes of single PDMS nanochannels by surface modification using polyelectrolytes. Polybrene (PB) and Dextran sulfate (DS) are used to reduce the PDMS nanochannel size to meet the requirement of ion gating by LBL method and generate opposite surface charges at the ends of nanochannels. The parameters of such a nanofluidic diode are investigated systematically.;Findings This nanofluidic diode developed in this work has high effective current rectification performance. The rectification ratio can be as high as 218 which is the best ever reported in PB/DS modified nanochannels. This rectification ratio reduces with high voltage frequency and ionic concentration whereas increases in shorter nanochannels.
来源出处
Journal|[J]Journal of Colloid and Interface ScienceVolume 596, 2021. PP 54-63
DOI
https://doi.org/10.1016/J.JCIS.2021.03.126

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