A circulação vascular das plantas, os canais iônicos, a nossa própria rede linfática e muitos sistemas de captação de energia dependem do transporte de soluções salinas dissolvidas através de condutos tortuosos. Essas soluções, ou eletrólitos, mantêm uma carga positiva ou negativa que é vital para o funcionamento do sistema. Contudo, este equilíbrio de carga depende das propriedades do canal que contém o fluido.



Em um estudo publicado no The European Physical Journal E p. , Paolo Malgaretti, do Instituto Helmholtz Erlangen-Nürnberg para Energia Renovável / Forschungszentrum Jülich, Alemanha, e seus colegas, agora derivam equações que descrevem como a carga elétrica local nos eletrólitos muda em canais com seções transversais variadas, em equilíbrio. O resultado poderia ajudar a prever caminhos para partículas carregadas em sistemas biológicos e tecnológicos.

Quando uma solução eletrolítica está contida entre duas placas, a teoria diz que a carga elétrica total no líquido deve corresponder à das placas. No entanto, as observações de Malgaretti e da sua equipa mostram que quando as placas se aproximam de uma separação de menos de 10 nanómetros uma da outra, este equilíbrio de carga é interrompido. Além disso, surgem novas dinâmicas para eletrólitos que se movem através de poros ou canais assimétricos de diâmetros variados.

Para capturar a interação entre a geometria e o equilíbrio local da carga eletrolítica, Malgaretti e sua equipe realizaram cálculos de um eletrólito embutido entre as paredes corrugadas do canal. Eles descobriram que a carga local era quebrada sempre que a seção transversal do canal mudava. Os pesquisadores dizem que o início desse excesso de carga resulta inteiramente da interação entre a geometria do canal e as forças eletrostáticas e é comparável à carga total acumulada nas paredes.

A descoberta se aplica a geometrias planas e cilíndricas e a paredes isolantes e condutoras de canais. Poderia ser usado para prever correções nos caminhos energéticos experimentados por partículas traçadoras carregadas, que são induzidas pelo excesso de carga local.

Mais informações: Paolo Malgaretti et al, Quebra de eletroneutralidade local para eletrólitos dentro de nanoporos de seção variável, The European Physical Journal E (2024). DOI:10.1140/epje/s10189-024-00408-9
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