Zeta potential of electric double layer for dendrimers: Monte Carlo simulation study
Date
2023-11-28
Authors
Aya Ibrahim Mousa Ja'freh
اية ابراهيم موسى جعافرة
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Al-Quds University
Abstract
In this study, the potential of the electric double layer (EDL) of different generations of dendrimers in a spherical boundary system has been studied using Monte Carlo (MC) simulations. The effects of Changing the dielectric constant of the solvent, the charge and the radius of generations from G1 to G8, have been studied.
The radial distribution function between dendrimer and counterions, running coordination number, integrated charge number, Z effective, zeta and surface potentials were plotted as results of simulation methods.
Dendrimers possess a higher electrostatic potential near their surfaces, it increases with the increase of the counterions and the values of distributed ions and accumulated charge increase when the generation of Dendrimers increase.
An observed correlation indicates that as generation increases, there's a simultaneous rise in the zeta potential of the electric double layer and the surface potential. This concurrent increase leads to a higher effective charge (Zeff) within the positive region, suggesting elevated charge accumulation.
With the dielectric constant =10 that represents the cytoplasm, the interaction between dendrimer and counterions increases, as well as the accumulation near the surface that increases too. Moreover, the electrostatic correlation, the accumulated charge and the magnitude of the electrostatic potential increase with increasing the generation of Dendrimers. The surface potential increases as the generation of the dendrimer increase. However, the values of zeta potential decrease as generation of Dendrimers increase.
تمت دراسة التفاعلات الكهروستاتيكية بين الايون الكبير (dendrimer) والايونات الصغيرة (countrions) في نظام كروي (spherical boundary) باستخدام طريقة محاكاة مونت كارلو ، وتم تم دراسة تأثير تغير السماحية الكهربائية (dielectric constant ε) ، وتغيير الشحنة ونصف قطرالايون الكبير (macroion) من1 G الى8G ,وقد تم إجراء جميع عمليات المحاكاة باستخدام حزمة محاكاة مونت كارلو المتكاملة (Molsim). تم رسم التوزيع العشوائي (RDF)بين الايون الكبير والأيونات الأخرى ، وايضا تم رسم (RCN)، بالاضافة الى(pr) (z effective), وقيمة جهد زيتا(zeta potential) و جهد السطح(surface potrntial) تم تحليل النتائج بالاعتماد على مكانة تراكم الايونات الصغيرة ، وكثافة الشحنة ، والجهود الكهروستاتيكية. ونتيجة لذلك ، تزداد قيمة الشحنة المتراكمة عندما تزداد الأيونات الصغيرة بسبب زيادة عوامل الجذب. وتزداد قيم (zeta and surface potential) مع زيادة .generationفي محلول مائي بدون اضافه ملح, وايضا تزداد قيمة جهود زيتا بشكل و يتم الوصول إلى القيمة القصوى للإمكانات عند قيمة عالية للسماحية الكهربائية ، حيث تسبب انخفاض ثابت السماحية الكهربائي=10اللذي يمثل السيتوبلازم في زياده عوامل الجذب الكهروستاتيكية فيكون تجمع الشحنات اكبر عند السطح مما يؤدي الى زياده قيمه جهد السطح بينما جهد زيتا يقل بزياده .generation
تمت دراسة التفاعلات الكهروستاتيكية بين الايون الكبير (dendrimer) والايونات الصغيرة (countrions) في نظام كروي (spherical boundary) باستخدام طريقة محاكاة مونت كارلو ، وتم تم دراسة تأثير تغير السماحية الكهربائية (dielectric constant ε) ، وتغيير الشحنة ونصف قطرالايون الكبير (macroion) من1 G الى8G ,وقد تم إجراء جميع عمليات المحاكاة باستخدام حزمة محاكاة مونت كارلو المتكاملة (Molsim). تم رسم التوزيع العشوائي (RDF)بين الايون الكبير والأيونات الأخرى ، وايضا تم رسم (RCN)، بالاضافة الى(pr) (z effective), وقيمة جهد زيتا(zeta potential) و جهد السطح(surface potrntial) تم تحليل النتائج بالاعتماد على مكانة تراكم الايونات الصغيرة ، وكثافة الشحنة ، والجهود الكهروستاتيكية. ونتيجة لذلك ، تزداد قيمة الشحنة المتراكمة عندما تزداد الأيونات الصغيرة بسبب زيادة عوامل الجذب. وتزداد قيم (zeta and surface potential) مع زيادة .generationفي محلول مائي بدون اضافه ملح, وايضا تزداد قيمة جهود زيتا بشكل و يتم الوصول إلى القيمة القصوى للإمكانات عند قيمة عالية للسماحية الكهربائية ، حيث تسبب انخفاض ثابت السماحية الكهربائي=10اللذي يمثل السيتوبلازم في زياده عوامل الجذب الكهروستاتيكية فيكون تجمع الشحنات اكبر عند السطح مما يؤدي الى زياده قيمه جهد السطح بينما جهد زيتا يقل بزياده .generation