مشخصات پژوهش

عنوان	جریان الکتروسینتیک در میکروکانالهای نرم/سخت تنظیم شونده با pH محلول
نوع پژوهش	پایان نامه
کلیدواژه‌ها	الکتروسینتیک، پلی الکترولیت، کانال تنظیم شونده با pH، تئوری مولکولی، دروازه مصنوعی کنترل جریان
چکیده	در سال های اخیر پیشرفت هایی در زمینه مینیاتوری (کوچک) کردن اجزاء به جهت بالا رفتن بازدهی، کم شدن مواد مورد نیاز ساخت و مواد مورد نیاز آزمایش، کاهش هزینه ها و کاهش مصرف انرژی صورت گرفته که در نتیجه این کوچک سازی ادوات، نسبت سطح به حجم در قیاس با ادوات ماکرو بسیار قابل توجه می باشد. این امر منجر به غالب شدن نیروهای سطحی شده که با بهره گیری از آنها می توان به کنترل پدیده های سطحی بسیار مهمی نظیر الکتروسینتیک که دقیقاً انجام دهنده مأموریتی ویژه هستند، دست یافت. با استفاده از تکنولوژی ساخت امروزه، امکان ساخت میکروکانالها و نانوکانالهایی (PMMA) پلی متیل متاکریلات ،(PDMS) از جنسهای مختلف نظیر سیلیکون، شیشه، کوارتز، پلی دی متیل سیلوکسان و غلظت pH میسر بوده که این مواد در تماس با محلول آبی قابلیت تنظیم بار داشته و مقدار بار و پتانسیل سطحی آنها به محلول می توان به تنظیم بار سطحی، میزان pH پروتونهای موجود در نزدیکی سطح آنها بستگی دارد. در نتیجه با تنظیم رسانایی کانال و در نتیجه تنظیم نمودن جریان یونها دست یافت. علاوه بر آن، انتقال یونها در میکروکانالها و نانوکانالهای پوشش داده شده با رشته های پلی الکترولیتی، که معروف به کانالهای نرم هستند، در کاربردهای متنوعی از جمله دروازه های مصنوعی مورد استفاده هستند. این سطوح به دلیل تاثیر الکترواستاتیکی با برد بلندتر خواص بدیعی را در مقایسه با سایر سطوح از خود نشان داده و میتوان ویژگیهای مورد نظر سطوح را به کمک پیوند آنها با سطح ایجاد نمود. با توجه به موارد ذکر شده، در پایان نامه حاضر ابتدا به بررسی جریان الکتروسینتیک در داخل یک میکروکانال مستطیلی محلول، جهت شبیه سازی بهتر کاربردهای واقعی، پرداخته شده است. به دلیل آنکه pH شکل با سطوح تنظیم شونده با هندسه مقاطع نقش مهمی در محاسبه پارامترهای مورد نظر سامانه ایفا میکنند و نیز به دلیل محدودیت تکنولوژی ساخت در ابعاد میکرو و نانو، بررسی جریان به میکرو/نانوکانالهای با مقطع عرضی دلخواه گسترش داده شد. پس از بررسی هیدرودینامیک جریان، اثر این عوامل بر روی انتقال جرم ناپایا مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس با بررسی پیوند رشته های محلول داخل نانوحفره ها، عملکرد آنها به عنوان دروازه های مصنوعی کنترل جریان pH پلی الکترولیتی تنظیم شونده با مورد بررسی واقع شد و در مورد پارامترهای موثر بر عملکرد آنها به تفصیل بحث شد. شبیه سازیهای مربوطه با بهره گیری از روشهای تحلیلی- شبه تحلیلی، المان محدود و تئوری مولکولی انجام گرفته است. نتایج نشان میدهد که الگو و جهت جریان وابستگی شدیدی به نسبت منظر کانال دارد. چنین یافته هایی، علاوه بر نشان دادن عدم کارایی کانال اسلیت در شبیه سازی مسائل کاربردی، ما را به یک مکانیزم جدید برای کنترل جریان رهنمون میسازد. نشان داده شده است که با محلول از نقطه ایزوالکتریک، چگالی بار سطحی و قدرت یونی در pH افزایش غلظت نمک و همچنین با فاصله گرفتن مقدار داخل کانال افزایش می یابد. بار الکتریکی خالص و هدایت یونی همرفتی برای کانالهایی با نسبت بزرگتر محیط به مساحت بیشتر بوده در حالی که برعکس آن برای چگالی بار متوسط سطح و میانگین سرعت صادق است. بررسی انتقال جرم ذرات نتایج ارزشمندی از انتقال مرکز جرم گونه حل شونده و تغییرات زمانی باند گونه حل شونده تزریق شده را در اختیار ما قرار میدهد و نشان داده شد که میتوان به کمک تغییر خواص سطح، نظیر پیوند رشته های پلی الکترولیتی، به کنترل انتقال جرم گونه حل شونده مورد نظر برای کاربردهای مختلفی نظیر انتقال و یا جداسازی نمونه ها پرداخت. در پایان نیز محلول به عنوان دروازه های pH یکی دیگر از کاربردهای نانوحفره های پیوند زده شده با برسهای پلی الکترولیتی حساس به یونی عبور جریان با استفاده از تئوری مولکولی مورد بررسی قرار گرفت. اثر پارامترهای مختلف به منظور کنترل میزان رسانایی یونی عبوری از این نانوحفره ها، میزان دبی جریان عبوری و همچنین انتخاب پذیری نانوحفره مورد بحث واقع شد. محلول نه تنها میتوان دروازه را از حالت بسته به باز تغییر داد، بلکه در حالت فعال بودن pH نشان داده شد که با تنظیم دروازه یونی نیز با کنترل این پارامتر و همچنین سایر پارامترهای لایه پلی الکترولیت و غلظت نمک زمینه میتوان میزان رسانایی کانال و دبی عبوری را تنظیم نمود.
پژوهشگران	آرمان صادقی (استاد مشاور)، علی موسوی (استاد راهنما)، محمد حسن سعیدی (استاد راهنما)، مرتضی صادقی (دانشجو)