Molecular theory of hydrodynamic boundary conditions in nanofluidics
Notice bibliographique
Résumé
Motivated by the fundamental questions raised by the most recent experimental achievements in nanofluidics, we propose the first-ever derivation and calculation of the hydrodynamic slip length from the first principles of statistical mechanics, namely, a combination of linear response theory and equilibrium molecular theory of solvation. The slip length derived is related to the fluid organization near the solid surface, as governed by the solid-liquid interaction. In the wide range of shear rates and surface-liquid interactions, the slip length is expressed in terms of the Green-Kubo-Nakano relations as a function of the anisotropic inhomogeneous time-correlation function of density fluctuations of the liquid in contact with the surface. The time dependence of the correlation function is factored out by treating it in the hydrodynamic limit. The spatially inhomogeneous two-body correlation function is represented in the Kirkwood-type approximation as a product of the three-dimensional density distributions of interaction sites of the liquid near the surface and the site-site pair correlations of the bulk liquid. The presented treatment generalizes the phenomenological definition of the friction coefficient (as well as the slip length) to a tensor quantity, which reflects an anisotropic nature of an ordered crystalline or nanopatterned surface. This enables theoretical prediction of friction forces acting aslant to the liquid flow direction for such surfaces. We derive generic analytical expressions for the liquid-surface friction coefficient (and slip length) for an arbitrary surface-liquid interaction potential. We further illustrate it by numerical calculations for a laminar flow of nine different molecular liquids, including water, at ambient conditions in contact with the (100) face-centered cubic cell surface of gold, copper, and nickel modeled by using optimized potential for liquid simulation models for liquids and the Steele potential for crystalline surfaces. The obtained values for slip length range from few to hundreds of nanometers and microns and are consistent with experimental measurements.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».