elektrokinetiska

Elektrokinetiska fenomen beskriver hur elektriska fält får rörelse av laddade partiklar och vätskor i lösningar samt vid gränssnitt mellan fasta ytor och vätska. Fenomenen är centrala inom separationsteknik, mikrofluidik och miljövetenskap, och de används i allt från laboratorieanalys till vattenrening.

De viktigaste mekanismerna är elektrofores, där laddade partiklar migrerar i ett elektriskt fält; elektroosmos, där vätskan strömmar nära gränssnittet tack vare elektriska krafter i det elektriska dubbelskiktet; samt effekter i icke‑uniforma fält som dielektroforese. Vid gränsen bildas ett elektriskt dubbelskikt och en zeta-potential som avgör hur starkt och i vilken riktning rörelsen blir. Smoluchowskys formel ger vanligen uttryck för elektroosmotiskt flöde: v_EO = - (epsilon * zeta / eta) * E, där epsilon är permittiviteten, eta vätskans viskositet och E det applicerade fältet.

I praktiken används elektrokinetiska fenomen inom mikrofluidik för att driva vätskor och styra partikelrörelser utan mekaniska pumpar. Inom analys används bland annat kapillär elektrofores och elektrokinetisk separering för att skilja molekyler och nanopartiklar. Dielektroforese och relaterade effekter används även i cellmanipulation och materialbearbetning, där fältets gradienter möjliggör selektiv hantering av olika ämnen.

Begränsningar inkluderar behovet av ledande medier, risk för oönskad uppvärmning (jouleuppvärmning) samt elektrodpolarisation och elektrolytiska reaktioner vid elektroderna. Dessa faktorer påverkar stabilitet och effektivitet och kräver noggrann val av lösningar, material och arbetsförhållanden.