Numerical computation of mutual force acting between two particles in DC dielectrophoresis

• Autorzy: Kurgan E.

Warianty tytułu

PL

Obliczenia numeryczne siły wzajemnej między dwoma cząstkami w dielektroforezie DC

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Dielectrophoresis, arising from spatially nonuniform electric fields, has become one of the more promising tools for particle manipulation in microfluidics and nanofluidics. Dielectrophoresis is the translational motion of neutral matter caused by polarization effects in a non-uniform electric field. It is considered force acting on two particles placed close each other an influence of mutual distance between them on this force has been discussed. Nonuniform field with high gradient has been obtained by two electrodes polarised by DC potential. Laplace’s partial differential equation was solved by finite element method. Surface stress densities was calculated by Maxwell stress method on both sides of the particle surface and next integrate on this surface giving total force acting on particle.

PL

Ponieważ środowisko obliczeniowe jest liniowe, niejednorodne i izotropowe, to do obliczenia rozkładu potencjału zostanie użyte również i w tym przypadku równanie Laplace’a i rozwiązane ono zostanie metodą elementów skończonych trójkątnych z sześcienną aproksymacją niewidomej w każdym elemencie. Naprężania powierzchniowe po obu stronach powierzchni cząsteczki liczone jest metodą naprężeń Maxwella, a następnie całkowane po całej powierzchni cząsteczki, po to aby otrzymać całkowitą siłę działającą na cząsteczkę. (Obliczenia numeryczne siły wzajemnej między dwoma cząstkami w dielektroforezie DC)

Słowa kluczowe

EN

dielectrophoresis; dipole force calculations; Maxwell stress method

PL

dielektroforeza; siły działających na dipol; metoda naprężeń Maxwella

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 88, nr 12b
• Strony: 213--216
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys.

Twórcy

autor

Kurgan E.

• AGH University of Science and Technology,

Bibliografia

• [1] Pohl , H.A., , Dielectrophoresis, Cambridge University Press, Cambridge, England. (1978)
• [2] M. J. De Bortol i and S. J. Salon. Computation of forces and torque in electromagnetic devices using the finite element method, ICEM’90, ,MTI, USA, (1990), 699-705.
• [3] Wang X-B., Huang Y., Becker F.F., Gascoynet P.R.C.: A unified theory of dielectrophoresis I and travelling wave dielectrophoresis, J. Phys. D Appl. Phys. 27, 1994, 1571-1574.
• [4] Green N.G., Ramos A., Morgan H..: AC electrokinetics: a survey of sub-micrometer particle dynamics, J. Phys. D: Appl. Phys., 33, 2000, 632–641..
• [5] Jones T. B.: Basic Theory of Dielectrophoresis and Electrorotation, IEEE Engineering in Medicine and Biology Magazine, 11, 1993, 33-42.
• [6] Pohl H.A., Pollock H.A., Crane J.S.: Dielectrophoretic Force: A Com-parison of Theory and Experiment, J. Biological Phys., Vol. 6, 133-160, 1978.
• [7] Wang X-B., Huang Y., Gascoynet P.R.C., Becker F.F.: Dielectrophoretic manipulation of particles, IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 33, no. 3, 1997, 660-669.
• [8] Krawczyk A., Skoczkowski T.: Mathematical modeling of electrobio-logical interaction, IEEE Transactions on Magnetics, vol. 32. no. 3, 1996, 725-728.
• [9] Marszalek P.: Kinetic effects of interactions between alternating electric field and layered lossy dielectric” Ph.D. Thesis, Instytut Elektrotechni-ki, Warszawa, Poland, 1991, (in Polish).
• [10] Kurgan E., Gas P. , Calculation of Forces Imposed on Particles in AC Dielectrophoresis, Electrical Review, 85 (2009), No. 12, 100-103..