بررسی خصوصیات دینامیکی عبور آب از درون نانوتیوب کربن توسط شبیه سازی دینامیک مولکولی

در این تحقیق با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی تراوش مولکول های آب از درون نانو لوله کربن بررسی شده است. تراوش نفوذی و تراوش اسمزی دو کمیتی هستند که در سه نوع نانو لوله کربن متفاوت مطالعه شدند. یک نانو لوله کربن خنثی و دو نوع نانو لوله کربنی که با توجه به مدل های ارایه شده، دارای بارهایی بر روی جداره خود هستند برای بررسی اثر توزیع بار بر روی تراوش دیفیوژنی و تراوش اسمزی مورد استفاده قرار گرفتد. در تراوش اسمزی، مولکول های آب تحت اثر یک اختلاف پتانسیل شیمیایی که ناشی از یک اختلاف فشار القایی است از درون نانو لوله کربنی عبور می کنند. در حالی که در تراوش نفوذی، تعداد مولکول های آب عبوری از درون نانو لوله کربنی در حالتی صورت می گیرد، که هیچ اختلاف پتانسیل شیمیایی وجود ندارد. میزان تراوش نفوذی و تراوش اسمزی در نانو لوله کربنی خنثی تقریبا یکسان مشاهده شد درحالی که در نوع اول نانو لوله کربن دارای پخش بار تراوش اسمزی حدود 50 برابر بیشتر از راوش دیفیوژنی و در مورد دیگر حدود 7 برابر بیشتر بود. این تفاوت در تعداد مولکول های عبوری باعث می شود تا نوع پخش بار در نانو لوله کربنی نوع دوم بتواند گزینه ای مناسب و بهینه برای فرایند های تصفیه آب باشد و نیز کارایی مورد سوم که توزیع بارهای آن مشابه یک گزینه برای مجاری بیولوژیک انتخاب شده است، اثبات شود. در این پژوهش همچنین ، اثر دما بر مقدار تراوش نفوذی در نانو لوله ی خنثی بررسی شد. با بررسی تراوش دیفیوژنی در محدوده دمایی 280K تا 370K مشاهده شد که تعداد تراوش ها در حوالی 340K به شدت افزایش می یابد. ایندما، دمای بهینه ای است که اگر سیستم در این دما کار کند، کمترین هزینه و بیشترین مقدار عبور را خواهد داشت.

Keywords:

تراوش , شبیه سازی دینامیک مولکولی , مجراهای بیولوژیک , نانو لوله کربن