IONIC CURRENT RECTIFICATION PHENOMENA IN ASYMMETRICAL POLYMER NANOPORES UNDER SALT GRADIENTS
TUZ GRADYANLARI ALTINDA ASİMETRİK POLİMER NANOGÖZENEKLERDE İYONİK AKIM DÜZELTME FENOMENİ
- Tez No: 858479
- Danışmanlar: PROF. DR. SHİZHİ QİAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2011
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Old Domınıon Unıversıty
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bir elektrolit çözeltisiyle doldurulmuş konik bir nanogözenek boyunca akımın büyüklüğü, uygulanan öngerilim polaritesine bağlıdır; bu, asimetrik diyot benzeri bir akım-voltaj (I-V) eğrisine işaret eder. Bu tür bir fenomen, hücresel membranlardaki birçok iyon kanalı proteininin rektifiye olması nedeniyle ilgi çekici olan iyonik akım düzeltmesini (ICR) ifade eder. Ek olarak nanogözeneklerdeki ICR, nano ve mikroakışkan sistemlerdeki iyon konsantrasyonlarını kontrol etmek için kullanılabilir. Bu çalışmada, eş zamanlı olarak bir elektrik alanına ve tuz konsantrasyon gradyanına maruz kalan konik bir nanogözenek aracılığıyla ICR olgusu deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Deneyler, tek bir konik nanogözenek içeren termoplastik poliüretan membranla ayrılmış iki sıvı kuyucuğu olan bir sıvı hücresinden oluşan Izon'un SIOS nanogözenek sisteminde gerçekleştirildi. ICR, iki farklı konsantrasyondaki potasyum klorür (KCl) çözeltileri ile doldurulmuş iki sıvı kuyucuğu boyunca -1V ile 1V arasında değişen bir ön gerilim uygulanarak deneysel olarak incelenmiştir. ICR mekanizmasını açıklamak amacıyla iyonik kütle taşınımı için Nernst - Planck denklemlerinden, elektrostatik için Poisson denkleminden ve akış alanı için Navier - Stokes denklemlerinden oluşan bir matematiksel model geliştirilmiştir. Elde edilen sayısal sonuçlar, elde edilen deneysel sonuçlarla niteliksel olarak uyumludur. Bu araştırmada, uygulanan elektrolit konsantrasyonu gradyanının ICR üzerindeki etkisi ilk kez incelenmiştir. Tipik olarak, negatif yüklü bir nanogözeneğin tercihli akım yönü, negatif voltaj altında iyon tükenmesi ve pozitif voltaj altında iyon zenginleşmesi nedeniyle uçtan tabana doğru yönlendirilir. Ayrıca, bir nanogözeneğin tercihli akım yönü, dışarıdan uygulanan tuz konsantrasyonu gradyanına büyük ölçüde bağlıdır; bu, iki sıvı rezervuarındaki tuz konsantrasyonlarını değiştirerek ICR'nin ayarlanmasını mümkün kılar.
Özet (Çeviri)
The magnitude of current through a conical nanopore filled with an electrolyte solution depends on the polarity of the applied bias, indicating an asymmetric diode-like current-voltage (I-V) curve. This kind of phenomenon refers to ionic current rectification (ICR), which is of interest because many ion-channel proteins in cellular membranes are rectifying. In addition, ICR in nanopores can be used to control ion concentrations in nano- and microfluidic systems. In this study, the ICR phenomenon through a conical nanopore simultaneously subjected to an electric field and salt concentration gradient is experimentally and numerically investigated. The experiments were conducted in an Izon's SIOS nanopore system, which consisted of a fluid cell with two fluid wells separated by a thermoplastic polyurethane membrane containing a single conical nanopore. The ICR was studied experimentally by imposing a bias voltage ranging from -1V to 1V across the two fluid wells filled with potassium chloride (KCl) solutions of two different concentrations. To elucidate the mechanism of ICR, a mathematical model consisting of the Nernst - Planck equations for the ionic mass transport, the Poisson equation for the electrostatics, and the Navier – Stokes equations for the flow field has been developed. The obtained numerical results are in qualitative agreement with the obtained experimental results. In this research, the effect of the imposed electrolyte concentration gradient on the ICR is studied for the first time. Typically, the preferential current direction of a negatively charged nanopore directs from the tip towards the base due to the ion depletion under a negative voltage and ion enrichment under a positive voltage. Furthermore, the preferential current direction of a nanopore highly depends on the externally imposed salt concentration gradient, which makes it possible to tune ICR by altering the salt concentrations in the two fluid reservoirs.
Benzer Tezler
- Une etude sur le concept de negation dans le cadre de la critique Hegelinne de l'ironie romantique
Hegel'in romantik ironi eleştirisi çerçevesinde olumsuzlama kavramı üzerine bir inceleme
SEMA ÖZTEKİN
Yüksek Lisans
Fransızca
2024
FelsefeGalatasaray ÜniversitesiFelsefe Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ UMUT ÖKSÜZAN
- Konik ve çift-konik geometrili nanogözeneklerde parçacık duyarlılığı simülasyonu
Particle sensitivity simulation in conical and double-conical nanopores
DURDANE YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Biyomühendislikİstanbul Medeniyet ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALİ DİNLER
- Cu katkılı PbO ince filmlerin SILAR tekniği ile üretilmesi, karakterizasyonu ve Al/(%2-4-6-8)Cu:PbO/p-Si Schottky diyotun elektronik özellikleri
Production and characterization of Cu-doped PbO thin films by SILAR technique and electronic properties of Al/(2-4-6-8%)Cu:PbO/p-Si Schottky diode
BURAK OKAN YAZAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Fizik ve Fizik MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET FARUK ÖZDEMİR
- İyon katkılı hidrojel ? metal kontaklarda elektriksel özelliklerin incelenmesi
Investigation of electrical properties in ion doped hydrogel - metal contacts
SEVCAN ERDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAŞAR YILMAZ
- Ionic current estimations from cardiac action potentials by using single and multi-output regression models
Tek ve çok çıktılı regresyon modelleri kullanarak kardiyak aksiyon potansiyellerinden iyonik akım eğrilerinin tahminleri
SELİM SÜLEYMANOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolAntalya Bilim ÜniversitesiElektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SEVGİ ŞENGÜL AYAN
DOÇ. DR. HASAN ÖZDOĞAN