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J-GLOBAL ID：202202289222545503   整理番号：22A0897497

ナノワイヤ電極での2D対3D拡散解析の直接比較:有限要素解析と実験的研究【JST・京大機械翻訳】

A direct comparison of 2D versus 3D diffusion analysis at nanowire electrodes: A finite element analysis and experimental study

著者 (9件)： O’Sullivan Benjamin (Nanotechnology Group, Tyndall National Institute, University College Cork, Cork, T12 R5CP, Ireland) ,  O’Sullivan Shane (Nanotechnology Group, Tyndall National Institute, University College Cork, Cork, T12 R5CP, Ireland) ,  Narayan Tarun (Nanotechnology Group, Tyndall National Institute, University College Cork, Cork, T12 R5CP, Ireland) ,  Shao Han (Nanotechnology Group, Tyndall National Institute, University College Cork, Cork, T12 R5CP, Ireland) ,  Patella Bernardo (Nanotechnology Group, Tyndall National Institute, University College Cork, Cork, T12 R5CP, Ireland) ,  Patella Bernardo (Laboratorio di Chimica Fisica Applicata, Dipartimento di Ingegneria, Universita of Palermo, Viale delle Scienze, Palermo, Italy) ,  Seymour Ian (Nanotechnology Group, Tyndall National Institute, University College Cork, Cork, T12 R5CP, Ireland) ,  Inguanta Rosalinda (Laboratorio di Chimica Fisica Applicata, Dipartimento di Ingegneria, Universita of Palermo, Viale delle Scienze, Palermo, Italy) ,  O’Riordan Alan (Nanotechnology Group, Tyndall National Institute, University College Cork, Cork, T12 R5CP, Ireland)
資料名： Electrochimica Acta  (Electrochimica Acta)
巻： 408  ページ： Null  発行年： 2022年 
JST資料番号： B0535B  ISSN： 0013-4686  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： イギリス (GBR)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 電気解析において,ミニチュア化によってもたらされる利益は,センサ開発におけるキードライバである。超ミクロおよびナノ電極で起こる電気化学的プロセスの有限要素シミュレーションを用いて,拡散プロファイルおよび予想される電流に関する実験計画への重要な洞察を与えた。最も一般的に使用される方法,拡散領域アプローチ(DDA)は,計算要求を緩和するために二次元設計を2次元に低減する手段を提供する。しかし,DDAアプローチは,例えば,アレイ中のすべての電極が等価である場合,不正確である基本的仮定を使用するとき,制限されることができる。従って,ナノ電極への分子拡散のより現実的な見解を得るためには,3Dでシミュレーションを行う必要がある。本研究では,(i)単一ナノワイヤ,(ii)ナノワイヤアレイおよび(iii)発電機-コレクタモードで動作するナノワイヤの交差指配列から成る電極の2および3次元モデルを実施し,作製したデバイスから得られた実験結果と比較した。3Dシミュレーションは,2Dモデルとは異なり,2Dシミュレーションと比較して,単一ナノワイヤおよび拡散独立ナノワイヤアレイに対するより高い抽出電流を予測し,それらは,分子拡散およびナノワイヤ末端から考慮に入れた。これらの電流差は電極幅の増加とともに増加し,電極長さとともに減少した。ナノワイヤアレイが拡散的に重なると,それらは大きな幅の電極として挙動し,両モデル間の発散はさらに増加した。対照的に,発電機-コレクタモードにおける交差指型ナノワイヤアレイを用いて,2Dおよび3Dモデルを用いて得た抽出電流値間の差は有意に低かった。しかし,シミュレーションは,より高い収集効率が3Dモデルと比較して2Dモデルによって予測されたことを示した。電気化学実験を行い,シミュレーション研究を確認し,3Dシミュレーションからの抽出電流が,実験的に測定した電流上により密にマッピングされることを示した。Copyright 2022 Elsevier B.V., Amsterdam. All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

シソーラス用語： *拡散 ,  実験計画法 ,  シミュレーション ,  電流 ,  *電極 ,  分子拡散 ,  モデル ,  電気化学 ,  *二次元 ,  *三次元 ,  細線 ,  ナノ構造 ,  *ナノワイヤ
準シソーラス用語： *有限要素解析 ,  ナノワイヤアレイ ,  ナノ電極 ,  有限要素シミュレーション , 【Automatic Indexing@JST】

著者キーワード (5件)： 有限要素解析シミュレーション ,  拡散領域アプローチ ,  3Dモデリング ,  電気分析 ,  ナノワイヤ櫛形電極アレイ

分類 (3件)： 電気化学反応  (CB07050F) ,  塩基,金属酸化物  (CD01030Z) ,  電解装置  (XE02030E)

タイトルに関連する用語 (7件)： ワイヤ電極 ,  2D ,  3D ,  拡散 ,  解析 ,  有限要素解析 ,  実験的研究