在低频介电泳条件下，纳米颗粒额外伪交叉频率的特性研究

《ELECTROPHORESIS》：Characterization of the Additional Pseudo-Crossover Frequency of Nanoparticles in Low Frequency Dielectrophoresis Regime

本研究通过数值模拟与实验结合，探究了3D微流控圆陷阱中微纳米粒子的跨过频率（COF）。发现COF与粒子尺寸成反比，纳米级粒子在实验中表现出低频伪COF现象，源于ACEO主导的负介电泳行为，验证了模型的有效性并揭示了传统模型的局限性。

　　

摘要

介电泳（DEP）是一种利用非均匀电场来操控粒子的强大技术。本研究结合数值模拟和实验，探讨了在具有圆形陷阱的3D微流控装置中微粒和纳米粒子的交叉频率（COFs）。MATLAB模拟结果显示，粒子大小与交叉频率之间存在反比关系。对于直径分别为1.03、2.27、4.42和6.83微米的微粒，其交叉频率分别为769.10、352.76、183.96和120.51千赫兹；而对于直径为50、170和500纳米的纳米粒子，相应的交叉频率分别为15.6、4.62和1.57兆赫兹。这些结果与实验数据高度吻合。值得注意的是，在实验中还观察到了额外的低频伪交叉频率，这些频率分别出现在2至8千赫兹（50纳米）、10至50千赫兹（170纳米）以及40至100千赫兹（500纳米）的范围内。这些频率随纳米粒子大小的增加而增加，并且在正介电泳（pDEP）条件下表现出类似于负介电泳（nDEP）的行为。这种现象归因于低频交流电渗透（ACEO）的作用，它主导了小于1微米纳米粒子的介电泳响应。这些发现表明数值模拟与实验结果之间有很强的一致性，同时也揭示了传统模型在预测纳米粒子在介电泳作用下的行为方面的局限性。我们预期这些结果也可以应用于各种生物粒子的操控。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

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