izpis_h1_title_alt

Elektrostatske lastnosti nanostruktur v modelih celičnih membran : doktorska disertacija
Drab, Mitja (Avtor), Kralj-Iglič, Veronika (Mentor) Več o mentorju... Povezava se odpre v novem oknu

.pdfPDF - Predstavitvena datoteka, prenos (18,71 MB)

Izvleček
Motivirani s fizikalnimi modeli električne dvojne plasti v nanostrukturah smo v doktorskem delu preučili modelski sistem nabitih fermionov med dvema vzporednima razsežnima ploskvama z gostoto nasprotnega električnega naboja. Zanimalo nas je, ali bi omejitve zasedbenih stanj, ki jih fermionom predpisuje Fermi- Diracova statistika, v limiti nizkih temperatur vodile do nastanka difuzne električne plasti, ki ga pri visokih temperaturah predvideva Poisson-Boltzmannova teorija ionskih raztopin v stiku z nabito površino. Po ustaljenih postopkih statistične termodinamike smo izpeljali izraz za Helmholtzevo prosto energijo modelskega sistema in poiskali globalno termodinamsko ravnovesje z metodo Lagrangevih multiplikatorjev. Z upoštevajnem robnih pogojev elektronevtralnosti smo numerično rešili ustrezne Euler-Lagrangeve enačbe za električni potencial in številsko gostoto delcev med nabitima ploskvama v realni in kompleksni domeni ter jim določili ustrezne približke z analiticnimi funkcijami. V limiti nizke temperature so delci tvorili difuzno dvojno plast, ki se je v limiti visoke temperature približala rezultatom znane Poisson-Boltzmannove teorije. Določili smo odvisnost gostote Helmholtzeve proste energije od razmika med ploskvama in ugotovili, da je v realni domeni sila med ploskvama vedno odbojna. V kompleksni veji smo določili fazni prostor fizikalno smiselnih rešitev in poiskali parametre sistema, pri katerih lahko pride do privlaka med enako nabitima ploskvama. Izpeljali smo izraza za diferencialno kapacitivnost sistema, ki se kvalitativno razlikujeta od Poisson-Boltzmannove napovedi, a se nahajata znotraj istega velikostnega razreda.

Jezik:Slovenski jezik
Ključne besede:nanostrukture, fizikalni modeli, termodinamika, celične membrane, električna dvojna plast, superkondenzatorji, Fermi-Diracova distribucija, disertacije
Vrsta gradiva:Doktorsko delo/naloga (mb31)
Tipologija:2.08 - Doktorska disertacija
Organizacija:BF - Biotehniška fakulteta
Leto izida:2018
Založnik:[M. Drab]
Št. strani:VI, 68 f.
UDK:620.3:577.352(043.3)=163.6
COBISS.SI-ID:919927 Povezava se odpre v novem oknu
Število ogledov:61
Število prenosov:11
Metapodatki:XML RDF-CHPDL DC-XML DC-RDF
 
Skupna ocena:(0 glasov)
Vaša ocena:Ocenjevanje je dovoljeno samo prijavljenim uporabnikom.
:
Objavi na: Bookmark and Share

Sekundarni jezik

Jezik:Angleški jezik
Naslov:Electrostatic properties of nanostructures in models of cellular membranes : doctoral dissertation
Izvleček:
Motivated by the physical models of the electric double layer in nanostructures we investigated a model system composed of charged fermions trapped between two parallel oppositely charged planar surfaces. We inquired wether the restrictions imposed on the fermions by the Fermi-Dirac statistics would form a diffuse double layer in the limit of low temperatures, which is predicted in the high temperature limit by the acknowledged Poisson-Boltzmann theory due to entropic mixing. By standard statistical mechanics derivations we arrived at the Helmholtz free energy of the model system and found its global thermodynamic minimum by means of undetermined Lagrange multipliers. Taking into accout the boundary conditions of electroneutrality we present a rigorous numerical solution for electric potential and particle number density between the charged surfaces in the real and complex domains. We also derived approximate analytical solutions. In the low-temperature limit the particles indeed formed a diffuse double layer that approached the results obtained by the Poisson-Boltzmann theory in the hightemperature limit. We also derived the dependency of Helmholtz free energy on the separation of the charged surfaces and concluded that the force between them is always repelling in the real-solutions regime. In the domain of complex solutions we explored the phase-space of the problem and found parameters for which the force between surfaces is attractive. We further derived the expression for differential capacitance that qualititavely differs from the high-temperature limit but agrees with it magnitude-wise.

Ključne besede:nanostructures, physics models, thermodynamics, cellular membranes, electric double layer, supercapacitors, Fermi-Dirac distribution

Podobna dela

Podobna dela v RUL:
Podobna dela v drugih slovenskih zbirkah:

Komentarji

Dodaj komentar

Za komentiranje se morate prijaviti.

Komentarji (0)
0 - 0 / 0
 
Ni komentarjev!

Nazaj