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Ionic Conductance of Carbon Nanotubes: Confronting Literature Data with Nanofluidic Theory

Authors :
Vincent Jourdain
Fabien Picaud
Adrien Noury
John Palmeri
Manoel Manghi
Guillaume Herlem
François Henn
Physique Statistique des Systèmes Complexes (LPT) (PhyStat)
Laboratoire de Physique Théorique (LPT)
Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Fédération de recherche « Matière et interactions » (FeRMI)
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)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire Charles Coulomb (L2C)
Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Nanomédecine, imagerie, thérapeutique - UFC (UR 4662) (NIT / NANOMEDECINE)
Université de Franche-Comté (UFC)
Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)
ANR-18-CE09-0011,IONESCO,Couplage entre transports ionique et électronique dans les nanotubes de carbone mono-feuillets(2018)
Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées
Nanomédecine, imagerie, thérapeutique - UFC (EA 4662) (NIT / NANOMEDECINE)
Source :
Journal of Physical Chemistry C, Journal of Physical Chemistry C, 2021, 125 (42), pp.22943-22950. ⟨10.1021/acs.jpcc.1c08202⟩, Journal of Physical Chemistry C, American Chemical Society, 2021, 125 (42), pp.22943-22950. ⟨10.1021/acs.jpcc.1c08202⟩
Publication Year :
2021
Publisher :
HAL CCSD, 2021.

Abstract

International audience; The field of ion transport through carbon nanotubes (CNTs) is marked by a large variability of the ionic conductance values reported by different groups. There is also a large uncertainty concerning the relative contributions of channel and access resistances in the experimentally measured currents, both depending on experimental parameters (nanotube length and diameter). In this perspective article, we discuss the ionic conductance values reported so far in the case of 2 individual CNTs and compare them with standard nano-fluidic models considering both the access and channel resistances. With a view toward guiding experimentalists, we thus show in which conditions the access or the channel resistance can predominate in CNTs. We explain in particular that it is not justified to use phenomenological models neglecting the channel resistance in the case of micrometer-long CNTs. This comparison reveals that most experimental conductance values can be explained in the framework of current nanofluidic models by considering experimental variations of slip length and surface charge density and that just a few extraordinarily high values cannot be accounted for even using extreme parameter values. Finally, we discuss how to complete existing models and how to improve the statistical reliability of experimental data in the field.

Details

Language :
English
ISSN :
19327447 and 19327455
Database :
OpenAIRE
Journal :
Journal of Physical Chemistry C, Journal of Physical Chemistry C, 2021, 125 (42), pp.22943-22950. ⟨10.1021/acs.jpcc.1c08202⟩, Journal of Physical Chemistry C, American Chemical Society, 2021, 125 (42), pp.22943-22950. ⟨10.1021/acs.jpcc.1c08202⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....3e9e375338c0f4848d16f912e9065dc0