Entropic rectification and current inversion in a pulsating channel

• Autores: Carusela, María Florencia; Rubi, J. Miguel
• Año de publicación: 2017
• Idioma: inglés
• Tipo de recurso: artículo
• Fuente: The Journal of Chemical Physics. May. 2017; 146: 184901
• Materia: Transporte en sistemas confinados; Fenómenos de no equilibrio; Microfluídica; Transport in confined systems; Non equiilibrium phenomena; Microfluidics; Transporte em sistemas confinados; Fenômenos de não equilíbrio; Microfluídica; Ciencias Físicas
• Institución: Universidad Nacional de General Sarmiento

Revista con referato
Fil: Carusela, María Florencia. Universidad Nacional de General Sarmiento. Instituto de Ciencias; Argentina.
Fil: Carusela, María Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina.
Fil: Rubi, J. Miguel. Universidad de Barcelona. Departamento de Física de la Materia Condensada; España.
Demostramos la existencia de un comportamiento resonante de la corriente de partículas brownianas confinadas en un canal pulsante. La interacción entre las oscilaciones periódicas de la forma del canal y la fuerza aplicada a lo largo de su eje provoca un aumento de la corriente de partículas en función del coeficiente de difusión. También se observa un régimen de inversión de corriente para valores particulares de la frecuencia de oscilación y la fuerza aplicada. El modelo propuesto se basa en la ecuación de Fick-Jacobs, en la que la barrera entrópica y el coeficiente de difusión efectivo dependen del tiempo. El fenómeno observado podría utilizarse para optimizar el transporte en dispositivos microfluídicos o canales biológicos.
We show the existence of a resonant behavior of the current of Brownian particles confined in a pulsating channel. The interplay between the periodic oscillations of the shape of the channel and a force applied along its axis leads to an increase of the particle current as a function of the diffusion coefficient. A regime of current inversion is also observed for particular values of the oscillation frequency and the applied force. The model proposed is based on the Fick-Jacobs equation in which the entropic barrier and the effective diffusion coefficient depend on time. The phenomenon observed could be used to optimize transport in microfluidic devices or biological channels.
Demonstramos a existência de um comportamento ressonante da corrente de partículas brownianas confinadas em um canal pulsante. A interação entre as oscilações periódicas do formato do canal e uma força aplicada ao longo de seu eixo leva a um aumento da corrente de partículas em função do coeficiente de difusão. Um regime de inversão de corrente também é observado para valores particulares da frequência de oscilação e da força aplicada. O modelo proposto baseia-se na equação de Fick-Jacobs, na qual a barreira entrópica e o coeficiente de difusão efetivo dependem do tempo. O fenômeno observado pode ser usado para otimizar o transporte em dispositivos microfluídicos ou canais biológicos.