Électrophorèse en non-équilibre d’une microparticule selective en ions

Abstract

Les travaux de cette thèse sont consacrés à l'étude théorique et numérique du mouvement d'une particule sphérique sélective en cations dans un électrolyte sous l'action d'un champ électrique externe d'intensités diverses. La région externe de l'électrolyte n'est pas limitée, par conséquent, l'influence des parois n'est pas prise en compte.Les principaux résultats suivants ont été obtenus dans ces travaux:1. Les solutions asymptotique et numérique du problème de l'électrophorèse dans un champ électrique d'intensité faible.2. Dans le cas limite d'une faible intensité de champ électrique, la dépendance de la vitesse électrophorétique de l'intensité du champ électrique est établie, ce qui est une généralisation de la formule de Helmholtz-Smoluchowski pour une particule diélectrique (condition d'équilibre) à une particule sélective d'ions (condition de non-équilibre).3. Une solution analytique du problème est obtenue dans le cas limite d'un champ électrique de forte intensité dans chacune des couches limites minces (double couche de Debye, zone de charge d’espace et la couche de diffusion).4. L'émergence d'une instabilité électrocinétique dans la région du flux entrant de cations a été trouvée. Un scénario de transition de flux d'un régime régulier à chaotique est obtenu.Aussi bien la compréhension de la dépendance de la vitesse des particules au champ électrique que le phénomène d'instabilité électrocinétique dans la région de charge sont d'une importance pratique. Ces études peuvent être utilisées, par exemple, pour créer de nouveaux dispositifs microfluidiques pour mélanger des liquides à la micro-échelle et pour évaluer l'efficacité de l'utilisation de l'instabilité électrocinétique dans la création et l'utilisation de tels dispositifs.