Электростатическое взаимодействие двухслойных макрочастиц

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследовано влияние диэлектрической пленки на поверхности проводящих пылевых частиц на их электростатическое взаимодействие. Особое внимание уделено случаю, когда радиус одной из них много больше радиуса второй и случаю неравномерного распределения поверхностного заряда с вариантами равномерного распределения свободного заряда на каждой из макрочастиц по всей поверхности, по левым и/или правым полушариям. Разработана методика расчета медленно сходящихся рядов с использованием гипергеометрических функций Гаусса и путем введения новых функций, для которых получены рекуррентные соотношения и методика численного расчета.

Об авторах

А. В. Филиппов

ГНЦ РФ Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований;Объединенный институт высоких температур Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: viktor.reshetnyak84@gmail.com
108840, Троицк, Москва, Россия; 125412, Москва, Россия

Список литературы

  1. В.Н. Цытович, УФН 167, 57 (1997).
  2. В. Е. Фортов, А. Г. Храпак, С. А. Храпак, В. И. Молотков, О. Ф. Петров, УФН 174, 495(2004).
  3. В.И. Молотков, О.Ф. Петров, М.Ю. Пустыльник, В.М. Торчинский, В.Е. Фортов, А. Г. Храпак, ТВТ 42, 821 (2004).
  4. S.V. Vladimirov, K. Ostrikov, and A.A. Samarian, Physics and Applications of Complex Plasmas, London, Imperial College Press (2005).
  5. V. E. Fortov, A. V. Ivlev, S. A. Khrapak, A. G. Khrapak, and G. E. Morfill, Phys.Rep. 421, 1 (2005).
  6. G.E. Morfill and A.V. Ivlev, Rev.Mod.Phys. 81, 1353 (2009).
  7. M. Bonitz, C. Henning, and D. Block, Rep.Prog. Phys. 73, 066501 (2010).
  8. Комплексная и пылевая плазма: из лаборатории в космос, под ред. В. Фортова, Г. Морфилла, Физматлит, Москва (2012).
  9. A. Ivlev, H. Lowen, G. Morfill, and C.P. Royall, Complex Plasmas and Colloidal Dispersions: Particle-Resolved Studies of Classical Liquids and Solids, Series in Soft Condensed Matter, Vol. 5, World Scientific, Singapore (2012).
  10. I. Mann, N. Meyer-Vernet, and A. Czechowski, Phys.Rep. 536, 1 (2014).
  11. P.K. Shukla and A.A. Mamun, Introduction to Dusty Plasma Physics, CRC Press, Bristol and Philadelphia (2015).
  12. А. В. Ивлев, С. А. Храпак, В. И. Молотков, А. Г. Храпак, Введение в физику пылевой и комплексной плазмы. Учебное пособие, Издательский дом ¾Интеллект¿, Долгопрудный (2017).
  13. А.М. Липаев, В.И. Молотков, Д.И.Жуховицкий, В.Н. Наумкин, А.Д. Усачев, А.В. Зобнин, О.Ф. Петров, В.Е. Фортов, ТВТ 58, 485 (2020)
  14. A.M. Lipaev, V. I. Molotkov, D. I. Zhukhovitskii, V.N. Naumkin, A.D. Usachev, A.V. Zobnin, O. F. Petrov, and V.E. Fortov, High Temperature 58, 449 (2020).
  15. F. Greiner, A. Melzer, B. Tadsen, S. Groth, C. Killer, F. Kirchschlager, F. Wieben, I. Pilch, H. Kruger, D. Block, A. Piel, and S. Wolf, Diagnostics and characterization of nanodust and nanodusty plasmas, Eur.Phys. J.D 72, 81 (2018); doi: 10.1140/epjd/e2017-80400-7.
  16. H. Yockell-Leli'evre, E. F. Borra, A.M. Ritcey, and L.V. da Silva, Appl.Opt. 42, 1882 (2003).
  17. S. Crossley, J. Faria, M. Shen, and D.E. Resasco, Science 327, 68 (2010).
  18. V.A. Turek, M.P. Cecchini, J. Paget, A.R. Kucernak, A.A. Kornyshev, and J.B. Edel, ACS Nano 6, 7789 (2012).
  19. J. Song, J. Zhou, and H. Duan, J.Amer.Chem. Soc. 134, 13458 (2012).
  20. K. Saha, S. S. Agasti, C. Kim, X. Li, and V.M. Rotello, Chem.Rev. 112, 2739 (2012).
  21. P.-P. Fang, S. Chen, H. Deng, M.D. Scanlon, F. Gumy, H. J. Lee, D. Momotenko, V. Amstutz, F. Cort'es-Salazar, C.M. Pereira, Z. Yang, and H.H. Girault, ACS Nano 7, 9241 (2013).
  22. J.B. Edel, A.A. Kornyshev, and M. Urbakh, ACS Nano 7, 9526 (2013).
  23. M.P. Cecchini, V.A. Turek, J. Paget, A.A. Kornyshev, and J.B. Edel, Nat.Mater. 12, 165 (2013).
  24. J. Lin, S. Wang, P. Huang, Z. Wang, S. Chen, G. Niu, W. Li, J. He, D. Cui, G. Lu, X. Chen, and Z. Nie, ACS Nano 7, 5320 (2013).
  25. J. Song, Z. Fang, C. Wang, J. Zhou, B. Duan, L. Pu, and H. Duan, Nanoscale 5, 5816 (2013).
  26. J. He, P. Zhang, T. Babu, Y. Liu, J. Gong, and Z. Nie, Chem.Commun. 49, 576 (2013).
  27. J. Paget, V. Walpole, M.B. Jorquera, J.B. Edel, M. Urbakh, A.A. Kornyshev, and A. Demetriadou, J.Phys.Chem.C 118, 23264 (2014).
  28. E. Smirnov, M.D. Scanlon, D. Momotenko, H. Vrubel, M.A. M'endez, P.-F. Brevet, and H.H. Girault, ACS Nano 8, 9471 (2014).
  29. A. Samanta, S. Takkar, R. Kulshreshtha, B. Nandan, and R.K. Srivastava, Biomed.Phys.Eng. Express 3, 035011 (2017).
  30. M.D. Scanlon, E. Smirnov, T. J. Stockmann, and P. Peljo, Chem.Rev. 118, 3722 (2018).
  31. F. Ciesa and A. Plech, J.Colloid Interface Sci. 346, 1 (2010).
  32. E. Smirnov, P. Peljo, M.D. Scanlon, F. Gumy, and H.H. Girault, Nanoscale 8, 7723 (2016).
  33. P.A. Kralchevsky, K.D. Danov, and P.V. Petkov, Phil.Trans.Roy. Soc.A 374, 20150130 (2016); http://doi.org/10.109/rsta.2015.0130.
  34. L. Isa, I. Buttinoni, M.A. Fernandez-Rodriguez, and S.A. Vasudevan, Europhys. Lett. 119, 26001 (2017).
  35. R. Bebon and A. Majee, J.Chem.Phys. 153, 044903 (2020); doi: 10.1063/5.0013298.
  36. B. J. Cox, N. Thamwattana, and J.M. Hill, J.Electrostat. 65, 680 (2007); https://doi.org/10.1016/j.elstat.2007.05.004.
  37. Y. Nakajima and T. Sato, J.Electrostat. 45, 213 (1999).
  38. E. Bichoutskaia, A. L. Boatwright, A. Khachatourian, and A. J. Stace, J.Chem.Phys. 133, 024105 (2010); doi: 10.1063/1.3457157.
  39. А.В. Филиппов, ЖЭТФ 161, 691 (2022); doi: 10.31857/S0044451022050078
  40. A.V. Filippov, JETP 134, 590 (2022); doi: 10.1134/S1063776122030141.
  41. В.Р. Муниров, А.В. Филиппов, ЖЭТФ 144, 931 (2013).
  42. A. Khachatourian, H.-K. Chan, A. J. Stace, and E. Bichoutskaia, J.Chem.Phys. 140, 074107 (2014); https://doi.org/10.1063/1.4862897.
  43. J.D. Love, Q. J. Mech.Appl.Math. 28, 449(1975).
  44. A.T. P'erez and R. Fern'andez-Mateo, J.Electrostat. 112, 103601 (2021); https://doi.org/10.1016/j.elstat.2021.103601.
  45. А.В. Филиппов, Письма в ЖЭТФ 115, 197 (2022); doi: 10.31857/S1234567822030107
  46. A.V. Filippov, JETP Lett. 115, 174 (2022); doi: 10.1134/S0021364022030067.
  47. T.B. Jones and T.B. Jones, Electromechanics of Particles, Cambridge University Press, Cambridge (2005).
  48. A. Castellanos, Adv.Phys. 54, 263 (2005).
  49. X. Meng, J. Zhu, and J. Zhang, J.Phys.D 42, 065201 (2009).
  50. B. Gady, D. Schleef, R. Reifenberger, D. Rimai, and L.P. DeMejo, Phys.Rev.B 53, 8065 (1996).
  51. B. Gady, R. Reifenberger, D. S. Rimai, and L.P. DeMejo, Langmuir 13, 2533 (1997).
  52. Y. Liu, C. Song, G. Lv, N. Chen, H. Zhou, and X. Jing, Appl. Surf. Sci. 433, 450 (2018).
  53. M.C. Stevenson, S.P. Beaudoin, and D. S. Corti, J.Phys.Chem.C 124, 3014 (2020); https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.9b09669.
  54. M.C. Stevenson, S.P. Beaudoin, and D. S. Corti, J.Phys.Chem.C 125, 20003 (2021).
  55. H. Zhou, M. G¨otzinger, and W. Peukert, Powder Technol. 135-136, 82 (2003).
  56. Y. Gao, E. Tian, and J. Mo, ACS ES and T Eng. 1, 1449 (2021).
  57. C. Bechinger, R.Di Leonardo, H. L¨owen, C. Reichhardt, G. Volpe, and G. Volpe, Rev.Mod.Phys. 88, 045006 (2016); doi: 10.1103/RevModPhys.88.045006.
  58. J. Elgeti, R.G. Winkler, and G. Gompper, Rep.Prog.Phys. 78, 056601 (2015); doi: 10.1088/0034-4885/78/5/056601.
  59. S. Ramaswamy, J. Stat.Mech.: Theory Exp. 2017, 054002 (2017); doi: 10.1088/1742-5468/aa6bc5.
  60. A. Walther and A.H.E. M¨uller, Chem.Rev. 113, 5194 (2013).
  61. E.A. Lisin, O. S. Vaulina, I. I. Lisina, and O. F. Petrov, Phys.Chem.Chem.Phys. 23, 16248 (2021).
  62. I. Adamovich, S. Agarwal, E. Ahedo, L. L. Alves, S. Baalrud, N. Babaeva, A. Bogaerts, A. Bourdon, P. J. Bruggeman, C. Canal, E.H. Choi, S. Coulombe, Z. Donk'o, D.B. Graves, S. Hamaguchi, D. Hegemann, M. Hori, H-H. Kim, G.M.W. Kroesen, M. J. Kushner, A. Laricchiuta, X. Li, T.E. Magin, S. Mededovic Thagard, V. Miller, A.B. Murphy, G. S. Oehrlein, N. Puac, R.M. Sankaran, S. Samukawa, M. Shiratani, M. ˇSimek, N. Tarasenko, K. Terashima, E. Thomas Jr., J. Trieschmann, S. Tsikata, M.M. Turner, I. J. van der Walt, M.C.M. van de Sanden, and T. von Woedtke, J.Phys.D: Appl.Phys. 55, 373001 (2022); doi: 10.1088/1361-6463/ac5e1c.
  63. В.В. Батыгин, И.Н. Топтыгин, Сборник задач по электродинамике, Наука, Москва (1970).
  64. В. Смайт, Электростатика и электродинамика, Изд-во иностр. лит., Москва (1954).
  65. Е.В. Гобсон, Теория сферических и эллипсоидальных функций, Изд-во иностр. лит., Москва (1952)
  66. E.W. Hobson, The Theory of Spherical and Ellipsoidal Harmonics, Univ.Press, Cambridge (1931).
  67. T.M. MacRobert, Spherical Harmonics, Metiiuen and Co. Ltd., London (1947).
  68. Ю. Люк, Специальные математические функции и их аппроксимации, Мир, Москва (1980)
  69. Y. L. Luke, Mathematical Functions and their Approximations, Academic Press Inc., New York, San Francisco, London (1975).
  70. А.П. Прудников, Ю.А. Брычков, О.И. Маричев, Интегралы и ряды, т. 3, Специальные функции. Дополнительные главы, Физматлит, Москва (2003).
  71. А.П. Прудников, Ю.А. Брычков, О.И. Маричев, Интегралы и ряды, т. 1., Элементарные функции, Физматлит, Москва (2002), 632 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».