ОХНМКоллоидный журнал Colloid Journal

  • ISSN (Print) 0023-2912
  • ISSN (Online) 3034-543X

Электростатическое взаимодействие диэлектрических частиц в растворе электролита

Код статьи
10.31857/S0023291224050045-1
DOI
10.31857/S0023291224050045
Тип публикации
Статья
Статус публикации
Опубликовано
Авторы
Том/ Выпуск
Том 86 / Номер выпуска 5
Страницы
561-570
Аннотация
На основе уравнения Пуассона-Больцмана рассматривается электростатическое взаимодействие двух заряженных диэлектрических сферических частиц в растворе симметричного электролита. Методом конечных элементов проведены расчеты сил взаимодействия между частицами одинакового радиуса при условии однородного распределения заряда на их поверхностях в отсутствии внешнего поля. Проведен анализ зависимости сил электростатического отталкивания частиц от величины этого заряда и диэлектрических проницаемостей веществ частиц и окружающей их среды.
Ключевые слова
уравнение Пуассона-Больцмана две заряженные микрочастицы постоянство заряда коллоидные частицы
Дата публикации
15.09.2024
Год выхода
2024
Всего подписок
0
Всего просмотров
23

Библиография

  1. 1. Israelachvili J. N. Intermolecular and surface forces. San Diego: Academic press, 2011
  2. 2. Ledbetter J.E., Croxton T.L., McQuarrie D.A. The interaction of two charged spheres in the Poisson–Boltzmann equation // Can. J. Chem. 1981. V. 59. № 13. P. 1860–1864. https://doi.org/10.1139/v81-277
  3. 3. Gouy M. Sur la constitution de la charge électrique à la surface d’un électrolyte // J. Phys. Theor. Appl. 1910. V. 9. №. 1. P. 457–468. https://hal.science/jpa-00241565/document (accessed on March 06, 2024)
  4. 4. Huckel E., Debye P. Zur theorie der elektrolyte.I. Gefrierpunktserniedrigung und verwandte erscheinungen // Phys. Z. 1923. V. 24. S. 185–206.
  5. 5. Lamm G. The Poisson–Boltzmann equation // Reviews in computational chemistry. 2003. V. 19. P. 147–365. https://doi.org/10.1002/0471466638.ch4
  6. 6. Derjaguin B., Landau L. Theory of the stability of strongly charged lyophobic sols and of the adhesion of strongly charged particles in solutions of electrolytes // Progress in Surface Science. 1993. V. 43. P. 30−59. https://doi.org/10.1016/0079-6816 (93)90013-L
  7. 7. Ether D. S. et al. Double-layer force suppression between charged microspheres // Physical Review E. 2018. V. 97. №. 2 P. 022611. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.97.022611
  8. 8. Schnitzer O., Morozov M. A generalized Derjaguin approximation for electrical-double-layer interactions at arbitrary separations // The Journal of Chemical Physics. 2015. V. 142. №. 24. P. 244102. http://dx.doi.org/10.1063/1.4922546
  9. 9. Derjaguin B. On the repulsive forces between charged colloid particles and on the theory of slow coagulation and stability of lyophobe sols // Transactions of the Faraday Society. 1940. V. 35. P. 203–215. https://doi.org/10.1016/0079-6816 (93)90011-J
  10. 10. Derbenev I. N. et al. Electrostatic interactions between charged dielectric particles in an electrolyte solution // The Journal of chemical physics. 2016. V. 145. №. 8. P. 084103. http://dx.doi.org/10.1063/1.4961091
  11. 11. Filippov A. V., Starov V. Interaction of nanoparticles in electrolyte solutions // The Journal of Physical Chemistry B. 2023. V. 127. № 29. P. 6562–6572. https://doi.org/10.1021/acs.jpcb.3c01220
  12. 12. Гращенков С.И. О силе электростатического взаимодействия двух сфероидальных макрочастиц в модели Пуассона-Больцмана // Журнал технической физики. 2022. Т. 92. № 12. С. 1770–1775. http://dx.doi.org/10.21883/JTF.2022.12.53742.145-22
  13. 13. Ledbetter J.E., Croxton T.L., McQuarrie D.A. The interaction of two charged spheres in the Poisson–Boltzmann equation // Canadian Journal of Chemistry. 1981. V. 59. №. 13. P. 1860–1864. https://doi.org/10.1139/v81-277
  14. 14. Carnie S. L., Chan D. Y. C., Stankovich J. Computation of forces between spherical colloidal particles: nonlinear Poisson-Boltzmann theory // Journal of colloid and interface science. 1994. V. 165. № 1. P. 116–128. https://doi.org/10.1006/jcis.1994.1212
  15. 15. Lima E.R.A., Tavares F.W., Biscaia Jr.E.C. Finite volume solution of the modified Poisson–Boltzmann equation for two colloidal particles // Physical Chemistry Chemical Physics. 2007. V. 9. № 24. P. 3174–3180. https://doi.org/10.1039/b701170a
  16. 16. Brenner S.L., Roberts R.E. Variational solution of the Poisson-Boltzmann Equation for a spherical colloidal particle // The Journal of Physical Chemistry. 1973. V. 77. № 20. P. 23672370. https://doi.org/10.1021/j100639a001
  17. 17. Chan D.Y.C., BKC C. Electrical double-layer interaction between spherical colloidal particles: An exact solution Journal of Colloid and Interface Science. 1983. V. 92. № 1. P 281283. https://doi.org/10.1016/0021-9797 (83)90143-1
  18. 18. Dyshlovenko P. Adaptive mesh enrichment for the Poisson–Boltzmann equation // Journal of Computational Physics. 2001. V. 172. № 1. P. 198–208. https://doi.org/10.1006/jcph.2001.6820
  19. 19. Qiao Z., Li Z., Tang T. A finite difference scheme for solving the nonlinear Poisson-Boltzmann equation modeling charged spheres // Journal of Computational Mathematics. 2006. № 3. P. 252–264.
  20. 20. Merrill J.W., Sainis S.K., Dufresne E.R. Many-body electrost atic forces between colloidal particles at vanishing ionic strength // Physical review letters. 2009. V. 103. № 13. P. 138301. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.103.138301
  21. 21. Russ C. et al. Three-body forces between charged colloidal particles // Physical Review E. 2002. V. 66. № 1. P. 011402 https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.103.138301
  22. 22. Warszyński P., Adamczyk Z. Calculations of double-layer electrostatic interactions for the sphere/plane geometry // Journal of colloid and interface science. 1997. V. 187. № 2. P. 283–295. https://doi.org/10.1006/jcis.1996.4671
  23. 23. Lu B. Finite element modeling of biomolecular systems in ionic solution // Image-Based Geometric Modeling and Mesh Generation. Dordrecht: Springer Netherlands. 2013. P. 271–301. https://doi.org/10.1007/978-94-007-4255-0_14
  24. 24. Фортов В.Е., Храпак А.Г., Храпак С.А., Молотков В.И., Петров О.Ф. Пылевая плазма. // Успехи физических наук. 2004, V. 174. № 5. P. 495–544. https://doi.org/10.3367/UFNr.0174.200405b.0495
  25. 25. Gangl P. et al. Fully and semi-automated shape differentiation in NGSolve // Structural and multidisciplinary optimization. 2021. V. 63. №. 3. P. 1579–1607. https://doi.org/10.1007/s00158-020-02742-w
  26. 26. Carnie S.L., Chan D.Y.C. Interaction free energy between identical spherical colloidal particles: The linearized Poisson-Boltzmann theory // Journal of colloid and interface science. 1993. V. 155. №. 2. P. 297–312. https://doi.org/10.1006/jcis.1993.1039
  27. 27. Bell G.M., Levine S., McCartney L.N. Approximate methods of determining the double-layer free energy of interaction between two charged colloidal spheres // Journal of Colloid and Interface Science. 1970. V. 33. №. 3. P. 335–359. https://doi.org/10.1016/0021-9797 (70)90228-6
  28. 28. Sainis S.K., Merrill J.W., Dufresne E.R. Electrostatic interactions of colloidal particles at vanishing ionic strength // Langmuir. 2008. V. 24. № 23. P. 13334–13337.
  29. 29. Choi K.H. et al. Direct measurement of electrostatic interactions between poly (methyl methacrylate) microspheres with optical laser tweezers // Soft matter. 2019. V. 15. № 40. P. 8051–8058. https://doi.org/10.1039/c9sm01374a
QR
Перевести

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Высшая аттестационная комиссия

При Министерстве образования и науки Российской Федерации

Scopus

Научная электронная библиотека