Water thermophoresis in carbon nanotubes: the interplay between thermophoretic and friction forces

文献情報

出版日 2018-01-02
DOI 10.1039/C7CP05749K
インパクトファクター 3.676
著者

Elton Oyarzua, Harvey A. Zambrano


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要旨

Thermophoresis is the phenomenon wherein particles experience a net drift induced by a thermal gradient. In this work, molecular dynamics simulations are conducted to study with atomistic detail the thermophoresis of water nanodroplets inside carbon nanotubes (CNTs) and its interplay with the retarding liquid–solid friction. Different applied temperatures, thermal gradients, and droplet sizes are used to reveal the dynamics of the two kinetic regimes of the thermophoretic motion in CNTs. The results indicate that during the droplet motion, the thermophoretic force is independent of the velocity of the droplet, whereas the magnitude of the retarding friction force exhibits a linear dependence. In fact, in the initial regime the magnitude of the friction force increases linearly with the droplet velocity, until the thermophoretic force is balanced by the friction force as the droplet reaches its terminal velocity in the final regime. In addition, an increase in the magnitude of the thermophoretic force is found for longer water droplets. These findings provide a deeper understanding of liquid transport driven by temperature gradients in nanoconfined geometries where liquid–solid interfaces govern fluidics.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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