ionenstromen

Ionenstromen zijn elektrische stromen die bestaan uit de beweging van ionen door een medium zoals een elektrolyt, een halfgeleider of biologisch weefsel. Deze stromen ontstaan wanneer ionen zich verplaatsen onder invloed van krachten zoals een elektrisch veld, een concentratieverschil of vloeistofstroming.

De drie belangrijkste transportmechanismen zijn diffusie, migratie en convectie. Diffusie treedt op wanneer er naar gelijke verdeling van ionen wordt gestreefd, migratie wordt aangedreven door een elektrisch veld, en convectie ontstaat door beweging van het omringende vloeistof.

Bij elektrochemische cellen en batterijen sturen ionenstromen lading door het elektrolyt, terwijl elektronen door een extern circuit stromen. In biologische systemen bepalen ionenstromen onder andere de werking van zenuwcellen en spierweefsel; ionkanalen in celmembranen regelen welke ionen in en uit de cellen bewegen.

Modellen van ionentransport vallen vaak onder de Nernst-Planck-relatie, die de flux van elk ion relateert aan diffusie, migratie en convectie. De totale elektrische stroom is de som van de bijdragen van alle aanwezige ionen en wordt gemeten in ampère.

Factoren die ionenstromen beïnvloeden zijn onder meer ionenmobiliteit, concentratie, temperatuur, mediumtype en de aanwezigheid van permeabiliteitskanalen of elektroden. Het begrip ionenstromen is fundamenteel in elektrochemie, biologie en microfluidica, en is essentieel voor de werking van batterijen, sensoren en neurale communicatiesystemen.