《近壁亞微米尺度下納米粒子布朗運動實驗研究》是依託中國科學院力學研究所，由李戰華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：近壁亞微米尺度下納米粒子布朗運動實驗研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李戰華
- 依託單位：中國科學院力學研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
粒子布朗擴散運動雖已有經典的Stokes-Einstein公式描述，但該理論針對無界流場中光滑剛性粒子。在微納米流動中，作布朗運動的納米粒子往往處在受限空間內，受到近壁流場、壁面靜電場及粒子表面特性的影響，特別是最近實驗發現納米粒子垂直擴散係數的測量值與經過近壁水動力學修正的S-E公式不符。本課題組在前期基金資助下，已經建立了全內反射螢光顯微鏡系統，可觀測到近壁500nm以內的流場。本申請目的是繼續在受限條件下研究粒子布朗運動，著重測量螢光納米粒子垂向擴散係數Dz，研究壁面和粒子表面特性對納米粒子布朗運動的影響，並根據福克-普朗克方程對近壁擴散運動進行理論分析。此研究有助於闡明粒子受限擴散的機理，而且有利於開發納米粒子探針在微流控中的套用。
結題摘要
在微納米流動中，納米粒子往往處在近壁受限空間內，其擴散運動會展現出不同於經典Stokes-Einstein理論的特徵。在本基金資助下，我們改進了全內反射螢光顯微測量系統，可觀測到近壁z ＜500 nm以內的流場並追蹤螢光納米粒子的運動垂向分層精度達到20 nm。在此基礎上，我們開展壁面受限條件下納米粒子布朗運動研究，著重在不同濃度鹽溶液中測量不同粒徑納米粒子的水平和垂向擴散係數Dxy及Dz。實驗測量結果給出了近壁區納米粒子擴散係數受粒徑、鹽濃度、表面屬性等影響的變化規律，並表征了其受粒子粒徑及壁面靜電作用影響。進一步從郎之萬(Langevin)運動方程出發，引入靜電作用對近壁擴散運動給出了對經典水動力學Brenner-Goldmann理論的修正，理論結果和實驗測量結果符合較好。此研究有助於闡明粒子受限擴散的機理，而且有利於開發納米粒子探針在微流控中的套用。
