Suppr超能文献

由于椭圆形粒子导致的纳米孔中的离子电流阻断。

Ionic current blockade in a nanopore due to an ellipsoidal particle.

作者信息

Melnikov Dmitriy V, Barker Nelson R, Gracheva Maria E

机构信息

Department of Physics, <a href="https://ror.org/03rwgpn18">Clarkson University</a>, Potsdam, New York 13699, USA.

出版信息

Phys Rev E. 2024 Sep;110(3-1):034403. doi: 10.1103/PhysRevE.110.034403.

Abstract

Nanopores in solid-state membranes have been used to detect, identify, filter, and characterize nanoparticles and biological molecules. In this work, we simulate an ionic flow through a nanopore while an ellipsoidal nanoparticle translocates through a pore. We numerically solve the Poisson-Nernst-Planck equations to obtain the ionic current values for different aspect ratios, sizes, and orientations of a translocating particle. By extending the existing theoretical model for the ionic current in the nanopore to the particles of ellipsoidal shape, we propose semiempirical fitting formulas which describe our computed data within 5% accuracy. We also demonstrate how the derived formulas can be used to identify the dimensions of nanoparticles from the available experimental data which may have useful applications in bionanotechnology.

摘要

固态膜中的纳米孔已被用于检测、识别、过滤和表征纳米颗粒及生物分子。在这项工作中,我们模拟了一个椭球形纳米颗粒穿过纳米孔时离子通过该纳米孔的流动。我们通过数值求解泊松 - 能斯特 - 普朗克方程,以获得不同纵横比、尺寸和取向的迁移颗粒的离子电流值。通过将现有的纳米孔离子电流理论模型扩展到椭球形颗粒,我们提出了半经验拟合公式,这些公式能以5%的精度描述我们的计算数据。我们还展示了如何利用推导公式从现有实验数据中识别纳米颗粒的尺寸,这在生物纳米技术中可能具有有用的应用。

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