关键词：布朗棘轮;扩散;分离;随机行走;模拟;Brownian ratchet;Diffusion;Separation;Random walk;Simulation
摘 要：分子在微尺度受限空间内的扩散行为是微观化学的重要研究领域.本文利用布朗棘轮效应构建了一种微型单通道分离器件模型,并基于随机行走理论对其中分子的扩散分离运动进行了模拟研究,阐明了该体系的分离机理并考察了不同条件对分子扩散分离运动的影响.模拟结果表明,通过调节驱动力对各组分粒子的作用周期,可以控制粒子与分离通道两端势垒发生不同程度的相互作用,从而在单分离通道内实现粒子向不同方向的有效分离.同时,也给出了利用该分离体系进行分离的组分粒子本身的扩散运动与受外力驱动运动的相对大小需满足的条件.通过调整分离器件的结构参数,可在实现最佳分离效果的同时节约时间成本.本文提出的模拟方法对开发微型分离器件及优化操作参数等具有参考意义.