رانش سیالِ ‎الکترولیت با استفاده از نور کانونی‎ شده و میدان الکتریکی در ریزلوله مستطیلی

جذب نور کانونی‎ شده در داخل الکترولیتِ آبی، موجب گرم ‏شدنِ موضعیِ آن و ایجاد گرادیان میدانِ دما، پیرامونِ ناحیه جاذبِ نور، می‎شود. بر اساس پدیده‎ای به ‎نام اثر سُره، یون‎های مثبت و منفی در حضورِ میدان دما به ‎سمت ناحیه گرم‎تر و یا سردتر حرکت می‎کنند؛ اما این تمایل و حرکت برای دو نوع یون یکسان نیست، و یکی از دو نوع یون بیش از دیگری در ناحیه کانونی مجتمع می‎شود. این به ‎معنای ایجاد بار الکتریکیِ خالص و معلق در سیال، در ناحیه جاذبِ گرما است. اِعمال میدان الکتریکی خارجی به این سیال، موجبِ اعمال نیرو به بارِ خالصِ جمع‎ شده و در نتیجه حرکت سیال خواهد بود. ما این مسئله را برای سیال الکترولیت محصور در میانِ دو تیغه دی‎الکتریک شفاف، که در فاصله کمی از یکدیگر قرار گرفته‎اند، به دو روش تحلیلی و اِلمانِ محدود بررسی می‎کنیم. در ابتدا میدان دماییِ ایجاد‏ شده توسط باریکه گوسیِ نور در داخل و خارج الکترولیت را محاسبه می‎کنیم. سپس پتانسیل الکتریکی و چگالی بار را در ناحیه مربوطه به‎ دست می‎آوریم و در گامِ آخر نیز میدان برداریِ سرعت سیال و کل جریانِ ایجاد‏ شده محاسبه می‎شوند. نتایج تحلیلی و عددی به ‎خوبی یکدیگر را تایید می‎کنند.

Pumping electrolyte fluid using focal light and electric field in rectangular microchannel

The absorption of the focused light inside aqueous electrolyte locally heats it; thus, it creates a temperature field and temperature gradient around the lightabsorbing region. Due to a phenomenon known as Soret effect, positive and negative ions move in the presence of the temperature field toward the warmer or cooler region. However, this tendency and its corresponding motion are not the same for two types of ions; therefore, it ends up with a locally charged region. This means creating a pure electric charge suspended in the light absorption area. Applying an external electric field to the fluid then exerts a force to the net charge and its surrounding fluid, resulting in the fluid’s motion. We investigate this problem for an electrolyte fluid enclosed between two parallel transparent dielectric blades closely located to each other. Based on analytic and finite element methods, we calculate the temperature field created by the Gaussian beam inside and outside the electrolyte. We then obtain its induced electric potential and charge density. Finally, we calculate the fluid velocity field and the total induced current. The analytical and numerical results well verify each other.