Negative resistance for colloids driven over two barriers in a microchannel.
Negative resistance for colloids driven over two barriers in a microchannel.
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胶体在微通道中穿过两个屏障时的负阻力
DOI：
10.1039/d0sm01700k
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发表时间：
--
期刊：
影响因子：
3.4
通讯作者：
F. Smallenburg
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
U. Zimmermann;H. Löwen;C. Kreuter;A. Erbe;P. Leiderer;F. Smallenburg
当考虑通过障碍物的电流时，一个核心期望是顺序单个电阻器的总电阻是可加的。虽然这一规则最常应用于电子电路，但它也适用于其他传输现象，例如胶体或纳米颗粒通过含有多个障碍物的通道的流动，只要这些障碍物相距足够远。在这里，我们探讨了这种添加剂的排斥胶体的流体驱动在两个充满活力的障碍在微通道中，使用真实空间显微镜实验，粒子分辨模拟，和动态密度泛函理论的故障。如果屏障分离与颗粒相关长度相当，则电阻是高度非加性的，使得由第二屏障增加的电阻可以显著高于或低于第一屏障的电阻。令人惊讶的是，在某些情况下，第二屏障甚至可以增加负电阻，使得两个相同的屏障比单个屏障更容易穿过。我们解释这个违反直觉的观察在结构的粒子之间的障碍。
When considering the flow of currents through obstacles, one core expectation is that the total resistance of sequential single resistors is additive. While this rule is most commonly applied to electronic circuits, it also applies to other transport phenomena such as the flow of colloids or nanoparticles through channels containing multiple obstacles, as long as these obstacles are sufficiently far apart. Here we explore the breakdown of this additivity for fluids of repulsive colloids driven over two energetic barriers in a microchannel, using real-space microscopy experiments, particle-resolved simulations, and dynamical density functional theory. If the barrier separation is comparable to the particle correlation length, the resistance is highly non-additive, such that the resistance added by the second barrier can be significantly higher or lower than that of the first. Surprisingly, in some cases the second barrier can even add a negative resistance, such that two identical barriers are easier to cross than a single one. We explain this counterintuitive observation in terms of the structuring of particles trapped between the barriers.
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