Influence of numerical method on computational accuracy in DC dielectrophoresis

• Autorzy: Kurgan E.

Warianty tytułu

PL

Wpływ metod numerycznych na dokładność dielektroforezy DC

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Dielectrophoresis is the translational motion of neutral matter caused by polarization effects in a non-uniform electric field. Dielectrophoresis, arising from spatially nonuniform electric fields, has become one of the more promising tools for particle manipulation in microfluidics and nanofluidics. Because numerical accuracy of computations of force acting on particle is of great importance, the author has been investigating in this paper numerical error analysis in two-dimensional DC dielectrophoresis. Nonuniform field with high gradient has been obtained by assuming nonlinear permittivity what allowed analytical calculation of potential and electric strength and its gradient distribution. Analytical calculation of forces acting on particle is compared with numerical values computed with finite element method.

PL

W publikacji tej omówiono analizę błędu obliczania siły działającej na cząsteczkę w polu elektrycznym o dużym gradiencie. Ponieważ w ogólnym przypadku jest bardzo trudno obliczyć analitycznie rozkład potencjału oraz pola elektrycznego wraz z jego gradientem, przyjęto bardzo prosty kształt analizowanego obszaru w postaci prostokąta wraz z nieliniową zależnością przenikalności elektrycznej od współrzędnych przestrzennych. Porównano wyniki obliczeń analitycznych z wynikami obliczeń opartych na metodzie elementów skończonych.

Słowa kluczowe

EN

dielectrophoresis; dipole force calculations; finite element method

PL

dielektroforeza; siły działających na dipol; metoda elementów skończonych

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 89, nr 1a
• Strony: 71--74
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., wykr.

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. DeBortoli 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 Elektrotechniki, Warszawa, Poland, 1991, (in Polish).
• [10] Krawczyk A., Skoczkowski T.: Transmembrane Voltage due to bioelectrical interactions, in: Krawczyk A., Wiak S., Turowski J., eds., Electromagnetic Fields in Electrical Engineering, James & James (Science Publishers) Ltd., London, 1994.