Interação entre superfícies de cargas homogêneas induzidas por um eletrólito.

Abstract

O sistema constituído de duas placas paralelas confinando um eletrólito é capaz de modelar diversos sistemas biológicos, colóides, sistemas eletrônicos, entre outros. Por meio da equação de Poisson-Boltzmann (PB), uma equação não linear, é possível descrever de forma razoavelmente precisa muitas propriedades físicas relevantes nesses sistemas. Tal equação pode ser linearizada através da conhecida teoria de Debye-Hückel (DH), a qual pode ser extendida de forma a incoporar efeitos não lineares via parâmetros efetivos. Em geral, o sistema confinado encontra-se em equilíbrio osmótico com um reservatório de íons. A fim de evitar a complexidade inerente da descrição precisa da interface que separa sistema e reservatório, costuma-se adotar uma abordagem na qual o reservatório é descrito de forma implícita. Para isso, deve-se impor que os campos se anulem na região além das interfaces. O objetivo deste trabalho é estudar o comportamento do sistema, bem como suas propriedades físicas, tais como a estrutura iônica e a força por unidade de área sobre as placas, considerando-se para esse fim diferentes formas de impor a condição de confinamento do campo. Para a realização deste estudo, foram utilizados o modelo de equilíbrio de Donnan para descrever o potencial eletrostático do sistema, bem como um método das funções de Green que impõe explicitamente condições de contorno na interface, ambos no contexto de equações integrais numéricas, usando-se para isso programação numérica em linguam Fortran. Nosso estudo sugere que a aplicação desses diferentes métodos para descrever o confinamento do campo conduz a resultados completamente distintos, atestando para a necessidade de uma compreensão física adequada dos mecanismos que levam ao confinamento do campo.