AFM study of hydrodynamics in boundary layers around micro- and nanofibers

Autor: Michael Benzaquen, Thierry Ondarçuhu, Justine Laurent, Julien Dupré de Baubigny, Clémence Devailly, Sébastien Kosgodagan Acharige, Caroline Mortagne, Jean-Paul Salvetat, Audrey Steinberger, Jean-Pierre Aimé
Přispěvatelé: Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE), Ecole Normale Supérieure de Lyon - ENS de Lyon (FRANCE), Ecole Supérieure de Physique et de Chimie Industrielles - ESPCI (FRANCE), Institut Polytechnique de Bordeaux - IPB (FRANCE), Université Claude Bernard-Lyon I - UCBL (FRANCE), Bordeaux Sciences Agro (FRANCE), Université de Bordeaux (FRANCE), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Gulliver (UMR 7083), Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Physique de l'ENS Lyon (Phys-ENS), École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon, Centre de recherches Paul Pascal (CRPP), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Chimie et Biologie des Membranes et des Nanoobjets (CBMN), Université de Bordeaux (UB)-École Nationale d'Ingénieurs des Travaux Agricoles - Bordeaux (ENITAB)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-13-BS10-0009,NANOFLUIDYN,Nano dynamique des fluides(2013), ANR-11-IDEX-0002,UNITI,Université Fédérale de Toulouse(2011), European Project: 267687,EC:FP7:ERC,ERC-2010-AdG_20100224,OUTEFLUCOP(2011), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre d'Elaboration de Matériaux et d'Etudes Structurales - CEMES (Toulouse, France), Laboratoire de Physico-Chimie Théorique - ESPCI (Paris, France), Laboratoire de Physique (Lyon, France), Centre de Recherche Paul Pascal - CRPP (Pessac, France), Institut de Chimie et Biologie des Membranes et Nano-objets - CBMN (Bordeaux, France)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2016
Předmět:
Zdroj: Physical Review Fluids
Physical Review Fluids, American Physical Society, 2016, 1, pp.44104-44104. ⟨10.1103/PhysRevFluids.1.044104⟩
Physical Review Fluids, 2016, 1, pp.44104-44104. ⟨10.1103/PhysRevFluids.1.044104⟩
ISSN: 2469-990X
Popis: The description of hydrodynamic interactions between a particle and the surrounding liquid, down to the nanometer scale, is of primary importance since confined liquids are ubiquitous in many natural and technological situations. In this paper, we combine three non-conventional atomic force microscopes to study hydrodynamics around micro- and nano-cylinders. These complementary methods allow the independent measurement of the added mass and friction terms over a large range of probe sizes, fluid viscosities and solicitation conditions. A theoretical model based on an analytical description of the velocity field around the probe shows that the friction force depends on a unique parameter, the ratio of the probe radius to the thickness of the viscous boundary layer. We demonstrate that the whole range of experimental data can be gathered in a master curve which is well reproduced by the model. This validates the use of these AFM modes for a quantitative study of nano-hydrodynamics, and opens the way to the investigation of other sources of dissipation in simple and complex fluids down to the nanometer scale.
Comment: 28 pages
Databáze: OpenAIRE
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