Elektrokinetische Nichtgleichgewichtseffekte in transienten Nanoporen

• Antragsteller: Professor Dr. Steffen Hardt; Professor Dr. Benno Liebchen
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik ; Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 509491635

Dieses Teilprojekt hat einen übergreifenden Charakter in TRANSIEVES und soll Modellbeschreibungen für die Leitexperimente liefern. Diese Modellbeschreibungen sollen dazu beitragen, die grundlegenden physikalischen Zusammenhänge des Speziestransports durch transiente Siebe zu identifizieren und zu verstehen, sowie "Sweet Spots" im Parameterraum zu identifizieren. Diese "Sweet Spots" sind Regionen, in denen die Speziestrennung besonders effizient ist. Diese Informationen werden für die Leitexperimente von unschätzbarem Wert sein. Darüber hinaus erforscht das Teilprojekt B4 neuartige Konzepte der Speziestrennung durch transiente Siebe, die zu experimentellen Aktivitäten in der zweiten Förderperiode der Forschungsgruppe anregen sollen. Speziell beabsichtigen wir, Minimalmodelle zu entwickeln, die unter anderem auf den relevanten dimensionslosen Parametern eines spezifischen Problems beruhen. Das erste neuartige Konzept zur Speziestrennung, das wir untersuchen möchten, basiert auf konischen Nanoporen mit Gate-Elektroden, die mit einer Wechselspannung versorgt werden. In solchen Poren sollte eine Speziestrennung möglich sein, indem eine Konkurrenz zwischen advektivem und diffusivem Transport ausgenutzt wird. Das zweite neuartige Konzept beruht auf der Beobachtung, dass in einem Elektrolyten mit Anionen und Kationen unterschiedlicher elektrophoretischer Beweglichkeit Elektroden, die mit einer Wechselspannung von verschwindendem Zeitmittelwert angeregt werden, ein nichtverschwindendes, zeitgemitteltes elektrisches Feld im Elektrolyten erzeugen können. Wir möchten untersuchen, inwieweit das entstehende elektrische Feld als Potentialbarriere dienen kann, die zur Speziestrennung genutzt werden kann. Zu guter Letzt möchten wir ein Modell erstellen, das sich auf die experimentellen Aktivitäten des Leitexperiments A1 bezieht. In diesem Experiment soll der Speziestransport durch sich selbst erneuernde Flüssigkeitsporen untersucht werden. Das Modell wird komplexitätsreduziert sein und die numerischen Simulationen des Teilprojekts B2 ergänzen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5584: Transiente Siebe