Tuz çözeltilerinin ince kanallardaki hareketi, hem biyolojik sistemler hem de endüstriyel uygulamalar açısından büyük önem taşıyor. Son araştırmalar, bu alandaki temel mekanizmalardan biri olan difüzyoozmoz sürecini eksenel simetrik kanallar için matematiksel olarak formüle etti.
Difüzyoozmoz, bir çözeltideki konsantrasyon gradyanının yüklü parçacıklar üzerindeki elektrostatik etkileşimler aracılığıyla sıvı akışı oluşturmasıdır. Bu etki özellikle kanal yüzeyi yakınındaki ince elektrostatik difüz tabakalar aracılığıyla gerçekleşir. Yeni teori, bu tabakaların kanalın yerel yarıçapına kıyasla ince kaldığı koşullarda geçerliliğini korurken, konsantrasyon farklarının oldukça büyük olduğu durumlara kadar genişletilebilir nitelikte.
Çalışmanın öne çıkan bulgularından biri, silindirik bir kanalda ölçülen difüzyoozmotik akış hızının, o silindirin çapına eşit kalınlıkta düz bir yarıktakiyle aynı büyüklükte olduğunun kanıtlanmasıdır. Bu basit ama güçlü eşdeğerlik, farklı kanal geometrilerini karşılaştırmayı kolaylaştırıyor.
Öte yandan değişken kesitli kanallarda tablo farklılaşıyor. Kanalın şekline bağlı olarak akış ya hızlanıyor ya da yavaşlıyor. Bu durum, mikro ve nanokanalların geometrik tasarımının, sıvı akışını kontrol etmede ne denli belirleyici olduğunu gözler önüne seriyor.
Araştırmacılar ayrıca basınç farkının etkisini de inceledi. Uygulanan basınç farkı toplam akış hızına ek bir katkı sağlıyor; ancak difüzyoozmotik bileşeni doğrudan etkilemiyor. Bu bağımsızlık, iki farklı sürücü kuvvetin birbirinden ayrıştırılmasına olanak tanıdığından hem teorik hem de pratik açıdan değerli bir bulgu.
Çeşitli eksenel simetrik kanallar için hesaplanan basınç-akış eğrileri neredeyse doğrusal bir ilişki sergiliyor; bu eğrilerin eğimi ise kanal geometrisine duyarlı. Bu özellik, kanalın şekline göre tanımlanacak basit ama etkili bir hidrolik direnç parametresinin kullanılmasına kapı aralıyor.
Söz konusu bulgular; biyomedikal filtrasyon, ilaç salımı ve enerji dönüşüm sistemlerinde kullanılan mikrokanal tasarımına yönelik yeni optimizasyon stratejileri geliştirmek için önemli bir teorik zemin oluşturuyor.