Điện trường có thể kéo một hạt trung hòa mà không cần làm nó tích điện không?
Khám phá mở rộng – Vật lý 11
Có thể. Một hạt trung hòa nhưng phân cực được có thể chịu lực tổng trong điện trường không đều. Sự phân bố điện tích trong hạt và mức trường khác nhau ở hai phía làm các tác dụng không triệt tiêu đơn giản. Hiện tượng vận chuyển do cơ chế ấy thường được gọi là điện di điện môi, hay dielectrophoresis.
Trung hòa không có nghĩa bên trong không có điện tích
Tổng điện tích của hạt có thể bằng không, nhưng bên trong vẫn chứa điện tích dương và âm. Điện trường có thể làm phân bố của chúng thay đổi hoặc định hướng những đáp ứng phân cực đã có.
Trong mô hình lưỡng cực đơn giản đặt ở trường đều, hai phía có thể chịu lực ngược nhau tạo mômen xoay mà không nhất thiết có lực tịnh tiến ròng. Nếu trường thay đổi theo vị trí, tác dụng lên hai phía không còn có cùng độ lớn theo cách ấy.
Môi trường quanh hạt cũng phải được tính
Trong chất lỏng, không thể chỉ xét riêng hạt rồi bỏ qua môi trường. Khả năng phân cực tương đối của hạt so với chất lỏng ảnh hưởng hướng và độ lớn của lực hiệu dụng.
Với điện trường xoay chiều, đáp ứng còn phụ thuộc tần số. Có tổ hợp hạt–môi trường bị đưa về vùng trường mạnh hơn, có tổ hợp về vùng yếu hơn. Do đó “trung hòa luôn bị hút vào điện cực” là một quy tắc quá đơn giản.
Một dụng cụ để sắp xếp vật rất nhỏ
Các vi điện cực có hình dạng thích hợp tạo vùng trường không đều. Nhà nghiên cứu có thể điều khiển một số hạt keo hoặc tế bào trong môi trường được chọn, hỗ trợ tập trung hay tách chúng theo đáp ứng.
Các chuyển động khác vẫn có thể đi cùng: dòng chất lỏng, chuyển động Brown và lực lên điện tích ròng còn lại. Phải kiểm tra cơ chế nào đang chi phối, không gọi mọi chuyển động gần điện cực là điện di điện môi.
Tại kích thước nhỏ, hình học điện cực tạo gradient trường lớn trên khoảng ngắn. Điều này giải thích vì sao hiệu ứng có ích trong nhiều hệ vi lưu chứ không có nghĩa có thể tùy ý dùng một điện cực kéo mọi vật trung hòa từ xa.
Hiểu lầm: đây là điện di gel với tên khác. Điện di thông thường khai thác lực lên điện tích ròng; cơ chế đang xét có thể hoạt động với tổng điện tích bằng không nhờ phân cực và trường không đều.
Ghi nhớ: tổng điện tích bằng không không xóa đáp ứng phân cực; gradient trường và môi trường quyết định lực vận chuyển.
Đọc thêm
- Điện di gel tách các đoạn ADN bằng điện trường như thế nào?
- Bơm điện thẩm kéo cả dòng chất lỏng bằng chuyển động của ion ra sao?
- Chuyển động Brown cho thấy phân tử vô hình đang chuyển động ra sao?