誘導電荷電気動態現象：理論とマイクロ流体アプリケーション

マイクロ流体ポンプと混合のためのいくつかの新しい技術の文脈で、分極可能な表面での非線形電気動態スリップである「誘導電荷電気浸透症」（ICEO）の一般的な物理的説明を提供します。ICEOは、微小電極アレイの「AC電気浸透」を、弱いDCまたはAC電界のさまざまな発電気および導電体構造に一般化します。基本的な効果は、マイクロフルイドデバイスの混合を強化するための微細vorticesを生成しますが、さまざまな壊れた対称性（不規則な形状、不均一な表面特性、およびフィールド勾配）が拡張され、ストリーミングフローを生成します。ICEOの定性的絵を強調していますが、数学理論（薄い二重層と弱いフィールドの場合）を簡単に説明し、突然適用されたDCフィールドに誘電体コーティングを備えた金属シリンダーに適用します。

We give a general, physical description of "induced-charge electro-osmosis" (ICEO), the nonlinear electrokinetic slip at a polarizable surface, in the context of some new techniques for microfluidic pumping and mixing. ICEO generalizes "ac electro-osmosis" at microelectrode arrays to various di-electric and conducting structures in weak dc or ac electric fields. The basic effect produces microvortices to enhance mixing in microfluidic devices, while various broken symmetries--controlled potential, irregular shape, nonuniform surface properties, and field gradients--can be exploited to produce streaming flows. Although we emphasize the qualitative picture of ICEO, we also briefly describe the mathematical theory (for thin double layers and weak fields) and apply it to a metal cylinder with a dielectric coating in a suddenly applied dc field.