प्रेरित आवेश विद्युत् बलगति: Difference between revisions

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[[File:Induced vortices around cundocting particle-induced-charge electrokinetics - microfluidics.png|thumb|300px|right|कार्बन-स्टील के गोले (व्यास = 1.2 मिमी) के चारों ओर प्रेरित आवेश इलेक्ट्रोकाइनेटिक प्रवाह पैटर्न की कल्पना की। 1.90 माइक्रोन के व्यास वाले फ्लोरोसेंट कणों का उपयोग करके चार प्रेरित भंवर दिखाए गए हैं। डीसी विद्युत क्षेत्र बाएं से दाएं और 40V/cm के बराबर होता है। धराशायी रेखा कण सीमा का प्रतिनिधित्व करती है। छवि को TE2000-E निकॉन माइक्रोस्कोप द्वारा t=2s पर कैप्चर किया गया है।<ref name="DaghighiSinn2013">{{cite journal|last1=Daghighi|first1=Yasaman|last2=Sinn|first2=Irene|last3=Kopelman|first3=Raoul|last4=Li|first4=Dongqing|title=विद्युत प्रवाहकीय कणों के प्रेरित-चार्ज इलेक्ट्रोकाइनेटिक गति का प्रायोगिक सत्यापन|journal=Electrochimica Acta|volume=87|year=2013|pages=270–276|issn=0013-4686|doi=10.1016/j.electacta.2012.09.021}}</ref>]]भौतिकी में प्रेरित आवेश विद्युत् बलगति विज्ञान एक तरल [[इलेक्ट्रोलाइट|विद्युत् अपघट्य]] में विद्युत चालित [[द्रव प्रवाह]] और [[कण]] गति है। <ref name="G. Levich, Physicochemical Hydrodynamics 1962">V. G. Levich, Physicochemical Hydrodynamics. Englewood Cliffs, N.J., Prentice-Hall, (1962)</ref> एक कक्ष/माध्यम में एक जलीय घोल के संपर्क में एक धातु कण (जो तटस्थ रूप से आवेशित है लेकिन विद्युत रूप से चालक है) पर विचार करें। यदि इस कक्ष/माध्यम के अंत में विभिन्न [[वोल्टेज]] लागू होते हैं, तो इस कक्ष/माध्यम में [[विद्युत क्षेत्र]] उत्पन्न होगा। यह लागू विद्युत क्षेत्र इस धातु के कण से होकर गुजरता है और कण के अंदर के मुक्त आवेशों को कण की त्वचा के नीचे स्थानांतरित कर देता है। इस प्रवासन के परिणामस्वरूप, ऋणात्मक आवेश उस तरफ चला जाता है जो धनात्मक (या उच्च) वोल्टेज के करीब होता है जबकि धनात्मक आवेश कण के विपरीत दिशा में चला जाता है। कंडक्टिंग पार्टिकल की त्वचा के नीचे ये आवेश जलीय विलयन के प्रति-आयनों को आकर्षित करते हैं; इस प्रकार, कण के चारों ओर डबल लेयर (इंटरफेसियल) (EDL) बनता है। प्रवाहकीय कण की सतह पर EDL चिह्न धनात्मक से ऋणात्मक में बदलता है और आवेशों का वितरण कण ज्यामिति के साथ बदलता रहता है। इन विविधताओं के कारण, EDL असमान है और इसके अलग-अलग संकेत हैं। इस प्रकार, कण के चारों ओर प्रेरित जीटा क्षमता, और फलस्वरूप कण की सतह पर स्लिप वेग, स्थानीय विद्युत क्षेत्र के एक कार्य के रूप में भिन्न होता है। संवाहक कण की सतह पर [[ पर्ची वेग ]] के परिमाण और दिशा में अंतर इस कण के चारों ओर प्रवाह पैटर्न को प्रभावित करता है और सूक्ष्म भंवरों का कारण बनता है। Yasaman Daghighi और Dongqing Li, ने पहली बार प्रयोगात्मक रूप से इन प्रेरित भंवरों को 40V/cm डायरेक्ट करंट (DC) बाहरी विद्युत दायर के तहत 1.2mm व्यास वाले कार्बन-स्टील क्षेत्र के आसपास चित्रित किया।<ref name="DaghighiSinn2013" />चेन को AL मिलेगा।<ref>C. Peng, I. Lazo, S. V. Shiyanovskii, O. D. Lavrentovich , Induced-charge electro-osmosis around metal and Janus spheres in water: Patterns of flow and breaking symmetries, arXiv preprint {{arXiv|1411.1478}}, (2014)</ref> प्रयोगात्मक रूप से [[विद्युत असमस]] के पैटर्न को भी दिखाया गया है। जब प्रत्यावर्ती धारा (AC) शामिल होती है (E=10mV/μm, f=1 kHz) एक Au गोले के चारों ओर विद्युत-आसमाटिक प्रवाह होता है।
[[इलेक्ट्रोकाइनेटिक घटनाएं]] यहां विज्ञान की एक शाखा को संदर्भित करती हैं जो लागू विद्युत क्षेत्र में आवेशित कणों की गति और प्रतिक्रिया से संबंधित होती हैं और इसके पर्यावरण पर इसका प्रभाव पड़ता है। इसे कभी-कभी गैर-रैखिक इलेक्ट्रोकाइनेटिक घटना के रूप में भी जाना जाता है।
[[इलेक्ट्रोकाइनेटिक घटनाएं]] यहां विज्ञान की एक शाखा को संदर्भित करती हैं जो लागू विद्युत क्षेत्र में आवेशित कणों की गति और प्रतिक्रिया से संबंधित होती हैं और इसके पर्यावरण पर इसका प्रभाव पड़ता है। इसे कभी-कभी गैर-रैखिक इलेक्ट्रोकाइनेटिक घटना के रूप में भी जाना जाता है।
{{citation needed|date=July 2015}}
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== इतिहास ==
== इतिहास ==
लेविच प्रेरित-चार्ज इलेक्ट्रोकाइनेटिक क्षेत्र में अग्रदूतों में से एक है।<ref name="G. Levich, Physicochemical Hydrodynamics 1962"/>  उन्होंने इलेक्ट्रोलाइट के संपर्क में एक संवाहक कण के चारों ओर विकृत स्लिप प्रोफाइल की गणना की। उन्होंने सैद्धांतिक रूप से यह भी भविष्यवाणी की थी कि बिजली दायर होने के बाद भंवर इस कण के चारों ओर प्रेरित होते हैं।
लेविच प्रेरित आवेश इलेक्ट्रोकाइनेटिक क्षेत्र में अग्रदूतों में से एक है।<ref name="G. Levich, Physicochemical Hydrodynamics 1962"/>  उन्होंने विद्युत् अपघट्य के संपर्क में एक संवाहक कण के चारों ओर विकृत स्लिप प्रोफाइल की गणना की। उन्होंने सैद्धांतिक रूप से यह भी भविष्यवाणी की थी कि बिजली दायर होने के बाद भंवर इस कण के चारों ओर प्रेरित होते हैं।


== एक संवाहक कण के चारों ओर प्रेरित भंवर ==
== एक संवाहक कण के चारों ओर प्रेरित भंवर ==
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== अनुप्रयोग ==
== अनुप्रयोग ==
प्रेरित भंवरों में इलेक्ट्रोकाइनेटिक घटना [[microfluidic]] के विभिन्न पहलुओं में कई अनुप्रयोग हैं। कई माइक्रो-मिक्सर हैं जो माइक्रोफ्लुइडिक्स उपकरणों में उनके प्रेरित भंवरों के अस्तित्व के आधार पर डिज़ाइन और गढ़े गए हैं। ऐसे माइक्रो-मिक्सर जिनका उपयोग जैव रासायनिक, चिकित्सा, जीव विज्ञान अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है, में कोई यांत्रिक भाग नहीं होता है और केवल विभिन्न द्रव धाराओं को मिलाने के लिए प्रेरित भंवर उत्पन्न करने के लिए संचालन सतहों का उपयोग करते हैं।<ref>M. Campisi, D. Accoto, F. Damiani and P. Dario, A soft-lithographed chaotic electrokinetic micromixer for efficient chemical reactions in lab-on-chips, J. of Micro-Nano Mechatronics, 5, (2009) 69-76</ref><ref>A. D. Stroock, S. K. W. Dertinger, A. Ajdari, I. Mezić, H. A. Stone and G. M. Whitesides, "Chaotic mixer for microchannels," Science, 295, (2002) 647-651</ref><ref>Y. Daghighi, and D. Li, A Novel Design of an Induced-Charge Electrokinetic Micro-Mixer, Analytica Chimica Acta, 763 (2013) 28–37</ref><ref>C. K. Harnett, J. Templeton, K. A. Dunphy-Guzman, Y. M. Senousy and M. P. Kanouff, Model based design of a microfluidic mixer driven by induced charge electroosmosis, Lab on a Chip - Miniaturisation for Chemistry and Biology, 8 (2008) pp. 565-572</ref><ref>M. Jain, A. Yeung and K. Nandakumar, Induced charge electro osmotic mixer: Obstacle shape optimization, Biomicrofluidics, 3 (2009)</ref>
प्रेरित भंवरों में इलेक्ट्रोकाइनेटिक घटना [[microfluidic]] के विभिन्न पहलुओं में कई अनुप्रयोग हैं। कई माइक्रो-मिक्सर हैं जो माइक्रोफ्लुइडिक्स उपकरणों में उनके प्रेरित भंवरों के अस्तित्व के आधार पर डिज़ाइन और गढ़े गए हैं। ऐसे माइक्रो-मिक्सर जिनका उपयोग जैव रासायनिक, चिकित्सा, जीव विज्ञान अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है, में कोई यांत्रिक भाग नहीं होता है और केवल विभिन्न द्रव धाराओं को मिलाने के लिए प्रेरित भंवर उत्पन्न करने के लिए संचालन सतहों का उपयोग करते हैं।<ref>M. Campisi, D. Accoto, F. Damiani and P. Dario, A soft-lithographed chaotic electrokinetic micromixer for efficient chemical reactions in lab-on-chips, J. of Micro-Nano Mechatronics, 5, (2009) 69-76</ref><ref>A. D. Stroock, S. K. W. Dertinger, A. Ajdari, I. Mezić, H. A. Stone and G. M. Whitesides, "Chaotic mixer for microchannels," Science, 295, (2002) 647-651</ref><ref>Y. Daghighi, and D. Li, A Novel Design of an Induced-Charge Electrokinetic Micro-Mixer, Analytica Chimica Acta, 763 (2013) 28–37</ref><ref>C. K. Harnett, J. Templeton, K. A. Dunphy-Guzman, Y. M. Senousy and M. P. Kanouff, Model based design of a microfluidic mixer driven by induced charge electroosmosis, Lab on a Chip - Miniaturisation for Chemistry and Biology, 8 (2008) pp. 565-572</ref><ref>M. Jain, A. Yeung and K. Nandakumar, Induced charge electro osmotic mixer: Obstacle shape optimization, Biomicrofluidics, 3 (2009)</ref>
इस घटना का उपयोग माइक्रो-चैनल के अंदर प्रवाह में तैरने वाले माइक्रोन और सबमाइक्रोन कणों को फंसाने के लिए भी किया जाता है। इस पद्धति का उपयोग बायोमेडिकल क्षेत्र में कोशिकाओं और वायरस में हेरफेर करने, पता लगाने, संभालने और ध्यान केंद्रित करने के लिए किया जा सकता है; या, कोलाइडयन कण विधानसभा के लिए।
इस घटना का उपयोग माइक्रो-माध्यम के अंदर प्रवाह में तैरने वाले माइक्रोन और सबमाइक्रोन कणों को फंसाने के लिए भी किया जाता है। इस पद्धति का उपयोग बायोमेडिकल क्षेत्र में कोशिकाओं और वायरस में हेरफेर करने, पता लगाने, संभालने और ध्यान केंद्रित करने के लिए किया जा सकता है; या, कोलाइडयन कण विधानसभा के लिए।


इसके अलावा एक माइक्रोफ्लुइडिक प्रणाली में संचालन सतहों के आसपास प्रेरित भंवरों को दिशा और हेरफेर को नियंत्रित करने के लिए माइक्रो-वाल्व, माइक्रो-एक्ट्यूएटर, माइक्रो-मोटर और माइक्रो-रेगुलेटर के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।
इसके अलावा एक माइक्रोफ्लुइडिक प्रणाली में संचालन सतहों के आसपास प्रेरित भंवरों को दिशा और हेरफेर को नियंत्रित करने के लिए माइक्रो-वाल्व, माइक्रो-एक्ट्यूएटर, माइक्रो-मोटर और माइक्रो-रेगुलेटर के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।

Revision as of 21:44, 17 May 2023

कार्बन-स्टील के गोले (व्यास = 1.2 मिमी) के चारों ओर प्रेरित आवेश इलेक्ट्रोकाइनेटिक प्रवाह पैटर्न की कल्पना की। 1.90 माइक्रोन के व्यास वाले फ्लोरोसेंट कणों का उपयोग करके चार प्रेरित भंवर दिखाए गए हैं। डीसी विद्युत क्षेत्र बाएं से दाएं और 40V/cm के बराबर होता है। धराशायी रेखा कण सीमा का प्रतिनिधित्व करती है। छवि को TE2000-E निकॉन माइक्रोस्कोप द्वारा t=2s पर कैप्चर किया गया है।[1]

भौतिकी में प्रेरित आवेश विद्युत् बलगति विज्ञान एक तरल विद्युत् अपघट्य में विद्युत चालित द्रव प्रवाह और कण गति है। [2] एक कक्ष/माध्यम में एक जलीय घोल के संपर्क में एक धातु कण (जो तटस्थ रूप से आवेशित है लेकिन विद्युत रूप से चालक है) पर विचार करें। यदि इस कक्ष/माध्यम के अंत में विभिन्न वोल्टेज लागू होते हैं, तो इस कक्ष/माध्यम में विद्युत क्षेत्र उत्पन्न होगा। यह लागू विद्युत क्षेत्र इस धातु के कण से होकर गुजरता है और कण के अंदर के मुक्त आवेशों को कण की त्वचा के नीचे स्थानांतरित कर देता है। इस प्रवासन के परिणामस्वरूप, ऋणात्मक आवेश उस तरफ चला जाता है जो धनात्मक (या उच्च) वोल्टेज के करीब होता है जबकि धनात्मक आवेश कण के विपरीत दिशा में चला जाता है। कंडक्टिंग पार्टिकल की त्वचा के नीचे ये आवेश जलीय विलयन के प्रति-आयनों को आकर्षित करते हैं; इस प्रकार, कण के चारों ओर डबल लेयर (इंटरफेसियल) (EDL) बनता है। प्रवाहकीय कण की सतह पर EDL चिह्न धनात्मक से ऋणात्मक में बदलता है और आवेशों का वितरण कण ज्यामिति के साथ बदलता रहता है। इन विविधताओं के कारण, EDL असमान है और इसके अलग-अलग संकेत हैं। इस प्रकार, कण के चारों ओर प्रेरित जीटा क्षमता, और फलस्वरूप कण की सतह पर स्लिप वेग, स्थानीय विद्युत क्षेत्र के एक कार्य के रूप में भिन्न होता है। संवाहक कण की सतह पर पर्ची वेग के परिमाण और दिशा में अंतर इस कण के चारों ओर प्रवाह पैटर्न को प्रभावित करता है और सूक्ष्म भंवरों का कारण बनता है। Yasaman Daghighi और Dongqing Li, ने पहली बार प्रयोगात्मक रूप से इन प्रेरित भंवरों को 40V/cm डायरेक्ट करंट (DC) बाहरी विद्युत दायर के तहत 1.2mm व्यास वाले कार्बन-स्टील क्षेत्र के आसपास चित्रित किया।[1]चेन को AL मिलेगा।[3] प्रयोगात्मक रूप से विद्युत असमस के पैटर्न को भी दिखाया गया है। जब प्रत्यावर्ती धारा (AC) शामिल होती है (E=10mV/μm, f=1 kHz) एक Au गोले के चारों ओर विद्युत-आसमाटिक प्रवाह होता है।

इलेक्ट्रोकाइनेटिक घटनाएं यहां विज्ञान की एक शाखा को संदर्भित करती हैं जो लागू विद्युत क्षेत्र में आवेशित कणों की गति और प्रतिक्रिया से संबंधित होती हैं और इसके पर्यावरण पर इसका प्रभाव पड़ता है। इसे कभी-कभी गैर-रैखिक इलेक्ट्रोकाइनेटिक घटना के रूप में भी जाना जाता है।[citation needed]

इतिहास

लेविच प्रेरित आवेश इलेक्ट्रोकाइनेटिक क्षेत्र में अग्रदूतों में से एक है।[2] उन्होंने विद्युत् अपघट्य के संपर्क में एक संवाहक कण के चारों ओर विकृत स्लिप प्रोफाइल की गणना की। उन्होंने सैद्धांतिक रूप से यह भी भविष्यवाणी की थी कि बिजली दायर होने के बाद भंवर इस कण के चारों ओर प्रेरित होते हैं।

एक संवाहक कण के चारों ओर प्रेरित भंवर

एक संवाहक कण के चारों ओर प्रेरित भंवरों के आकार और शक्ति का लागू विद्युत दायर और संचालित सतह के आकार के साथ सीधा संबंध है। यह घटना प्रायोगिक और संख्यात्मक रूप से कई अध्ययनों से सिद्ध हुई है,[4][5][6][7] बाहरी विद्युत क्षेत्र बढ़ने और सिंकहोल उत्पन्न होने पर भंवर बढ़ते हैं [1]तरल पदार्थ को तेजी से परिचालित करते हुए प्रत्येक भंवर के केंद्र में। यह प्रदर्शित किया गया है कि संवाहक सतह के आकार में वृद्धि इस बिंदु तक बड़े प्रेरित भंवर बनाती है कि ज्यामिति इस वृद्धि को सीमित नहीं करती है।

अनुप्रयोग

प्रेरित भंवरों में इलेक्ट्रोकाइनेटिक घटना microfluidic के विभिन्न पहलुओं में कई अनुप्रयोग हैं। कई माइक्रो-मिक्सर हैं जो माइक्रोफ्लुइडिक्स उपकरणों में उनके प्रेरित भंवरों के अस्तित्व के आधार पर डिज़ाइन और गढ़े गए हैं। ऐसे माइक्रो-मिक्सर जिनका उपयोग जैव रासायनिक, चिकित्सा, जीव विज्ञान अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है, में कोई यांत्रिक भाग नहीं होता है और केवल विभिन्न द्रव धाराओं को मिलाने के लिए प्रेरित भंवर उत्पन्न करने के लिए संचालन सतहों का उपयोग करते हैं।[8][9][10][11][12] इस घटना का उपयोग माइक्रो-माध्यम के अंदर प्रवाह में तैरने वाले माइक्रोन और सबमाइक्रोन कणों को फंसाने के लिए भी किया जाता है। इस पद्धति का उपयोग बायोमेडिकल क्षेत्र में कोशिकाओं और वायरस में हेरफेर करने, पता लगाने, संभालने और ध्यान केंद्रित करने के लिए किया जा सकता है; या, कोलाइडयन कण विधानसभा के लिए।

इसके अलावा एक माइक्रोफ्लुइडिक प्रणाली में संचालन सतहों के आसपास प्रेरित भंवरों को दिशा और हेरफेर को नियंत्रित करने के लिए माइक्रो-वाल्व, माइक्रो-एक्ट्यूएटर, माइक्रो-मोटर और माइक्रो-रेगुलेटर के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ 1.0 1.1 1.2 Daghighi, Yasaman; Sinn, Irene; Kopelman, Raoul; Li, Dongqing (2013). "विद्युत प्रवाहकीय कणों के प्रेरित-चार्ज इलेक्ट्रोकाइनेटिक गति का प्रायोगिक सत्यापन". Electrochimica Acta. 87: 270–276. doi:10.1016/j.electacta.2012.09.021. ISSN 0013-4686.
  2. ↑ 2.0 2.1 V. G. Levich, Physicochemical Hydrodynamics. Englewood Cliffs, N.J., Prentice-Hall, (1962)
  3. ↑ C. Peng, I. Lazo, S. V. Shiyanovskii, O. D. Lavrentovich , Induced-charge electro-osmosis around metal and Janus spheres in water: Patterns of flow and breaking symmetries, arXiv preprint arXiv:1411.1478, (2014)
  4. ↑ N. I. Gamayunov, G. I. Mantrov and V. A. Murtsovkin, Investigation of the flows induced by an external electric field in the vicinity of conducting particles, Kolloidn. Zh., 54, (1992) 26-30.
  5. ↑ A. S. Dukhin, Biospecific mechanism of double layer formation and peculiarities of cell electrophoresis, Colloids Surf. Physicochem. Eng. Aspects, 73, (1993) 29-48.
  6. ↑ Electrokinetics and Electrohydrodynamics in Microsystems CISM Courses and Lectures Volume 530, 2011, pp 221-297 Induced-Charge Electrokinetic Phenomena Martin Z. Bazant
  7. ↑ Y. Daghighi, Y. Gao and D. Li, 3D Numerical Study of Electrokinetic Motion of Heterogeneous Particle, Electrochimica Acta, 56 (11), (2011) 4254-4262
  8. ↑ M. Campisi, D. Accoto, F. Damiani and P. Dario, A soft-lithographed chaotic electrokinetic micromixer for efficient chemical reactions in lab-on-chips, J. of Micro-Nano Mechatronics, 5, (2009) 69-76
  9. ↑ A. D. Stroock, S. K. W. Dertinger, A. Ajdari, I. Mezić, H. A. Stone and G. M. Whitesides, "Chaotic mixer for microchannels," Science, 295, (2002) 647-651
  10. ↑ Y. Daghighi, and D. Li, A Novel Design of an Induced-Charge Electrokinetic Micro-Mixer, Analytica Chimica Acta, 763 (2013) 28–37
  11. ↑ C. K. Harnett, J. Templeton, K. A. Dunphy-Guzman, Y. M. Senousy and M. P. Kanouff, Model based design of a microfluidic mixer driven by induced charge electroosmosis, Lab on a Chip - Miniaturisation for Chemistry and Biology, 8 (2008) pp. 565-572
  12. ↑ M. Jain, A. Yeung and K. Nandakumar, Induced charge electro osmotic mixer: Obstacle shape optimization, Biomicrofluidics, 3 (2009)
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