The structure of the voltage-gated proton (H+) channel Hv1 is homologous to the voltage sensor domain (VSD) of tetrameric voltage-gated Na+, K+ and Ca2+ channels (VGCs), but lacks a pore domain and instead forms a homodimer. Similar to other VSD proteins, Hv1 is gated by changes in membrane potential (V), but unlike VGCs, voltage-dependent gating in Hv1 is modulated by changes in the transmembrane pH gradient (DpH = pHo - pHi). In Hv1, pHo or pHi changes shift the open probability (POPEN)-V relation by ~40 mV per pH unit. To better understand the structural basis of pHo-dependent gating in Hv1, we constructed new resting- and activated-state Hv1 VSD homology models using physical constraints determined from experimental data measured under voltage clamp and conducted all-atom molecular dynamics (MD) simulations. Analyses of salt bridges and calculated pKas at conserved side chains suggests the existence of intracellular and extracellular electrostatic networks (ICEN and ECEN, respectively) that stabilize resting- or activated-state conformations of the Hv1 VSD. Structural analyses led to a novel hypothesis: two ECEN residues (E119 and D185) with coupled pKas coordinately interact with two S4 ‘gating charge’ Arg residues to modulate activated-state pHo sensitivity. Experimental data confirm that pH-dependent gating is compromised at acidic pHo in Hv1 E119A-D185A mutants, indicating that specific ECEN residue interactions are critical components of the ∆pH-dependent gating mechanism. E119 and D185 are known to participate in extracellular Zn2+ coordination, suggesting that H+ and Zn2+ utilize similar mechanisms to allosterically modulate the activated/resting state equilibrium in Hv1.

Hydrothermal fluids are important mass and heat transfer agents in the Earth's crust and mantle. Aside from their transport role, the aqueous fluids act as reactants or products in rock environment during diverse processes ranging from partial melting, magmatic and metamorphic devolatilization. This study evaluates the effect of equations of state and thermodynamic data for aqueous species on prediction of mineral solubility in aqueous fluids at high temperatures and pressures employing the Helgeson-Kirkham-Flowers model (HKF). These calculations require: (i) volumetric properties of water; (ii) dielectric properties of water; (iii) aqueous species thermodynamic properties. A comparison of ten equations of state against the IAPWS scientific standard reveals that volumetric properties of water up to 1200 řC and 50 kbar are predicted within 5 %, except at low pressure (below 2 kbar), temperatures higher than 1000 řC, and the liquid-vapor equilibrium curve, particularly in the proximity of the critical point of water. The deviations of volumetric and electrostatic properties of water propagate into the mineral solubility calculations. For quartz and corundum these deviations lead to discrepancy in mineral solubility of up to half an order of magnitude for molal concentrations. These discrepancies...

Resonante Mikrobauelemente mit elektrostatischem Antrieb finden seit einigen Jahren vermehrt Anwendung in vielen Bereichen der Technik. So beruhen beispielsweise Drehraten- oder Beschleunigungssensoren, die im Automobilbau eingesetzt werden auf diesem Prinzip. Neue Anwendungsfelder ergeben sich vor allem für Aktoren, beispielsweise für die am Fraunhofer IPMS entwickelten Mikroscannerspiegel mit Out-of-plane-comb-Antrieb. Sie dienen zur geometrischen Ablenkung von Licht und können zur Realisierung von hochintegrierten Systemen zur Ausgabe (Laser-Projektor) oder Aufnahme (Laser-Imager) von Daten genutzt werden. Zum Entwurf von Mikroaktoren gibt es eine Reihe von Arbeiten, die sich meist auf ein konkretes Antriebsprinzip beziehen oder den Entwurf im Allgemeinen behandeln. Die vorliegende Arbeit verfolgt daher das Ziel, speziell die Randbedingungen beim Entwurf resonanter Mikroaktoren mit Out-of-plane-comb-Antrieb zu identifizieren bzw. zu systematisieren sowie die gewonnenen Erkenntnisse in einem effizienten Entwurfsprozess umzusetzen. Dabei sollen möglichst auch relevante nichtlineare Effekte berücksichtigt werden, sodass sich neue Möglichkeiten zur Optimierung der Bauelemente und damit zur Erweiterung des Entwurfsraums ergeben.:1 Einordnung und Ziele der Arbeit 2 Grundlagen und Stand der Technik 2.1 Herstellungstechnologien 2.2 MEMS-Aktoren 2.2.1 Antriebsprinzipien 2.2.2 Elektrostatische Antriebe 2.3 Der Fraunhofer IPMS Mikroscannerspiegel 2.3.1 Synchronisierte Anregung 2.3.2 Parametrische Anregung 2.3.3 Anwendungsmöglichkeiten und Grenzen 2.4 Motivationen der Arbeit 3 Randbedingungen beim Entwurf 3.1 Vereinbarungen und Definitionen 3.1.1 Material- und Strukturvereinfachungen 3.1.2 Koordinatensysteme 3.1.3 Mathematische Vereinfachungen und Definitionen 3.2 Strukturmechanische Randbedingungen 3.2.1 Richtungsabhängige Materialeigenschaften 3.2.2 Geometrische Nichtlinearitäten 3.2.3 Strukturmechanische Spannungen 3.2.4 Eigenschwingungen 3.2.5 Fertigungstoleranzen 3.2.6 Dynamische Deformation 3.2.7 Strukturdämpfung 3.3 Fluidmechanische Randbedingungen 3.3.1 Näherungen zur Slip-Korrektur 3.3.2 Gültigkeit der quasistatischen Näherung 3.3.3 Dämpfungsmechanismen innerhalb der Kammstruktur 3.3.4 Dämpfungsmechanismen der bewegten Spiegelplatte 3.4 Randbedingungen der Elektrik bzw. Elektrostatik 3.4.1 Antriebskapazitäten und Randfelder 3.4.2 Spannungsfestigkeit 3.4.3 Leistungsaufnahme 3.4.4 Elektromechanische Stabilität 3.5 Optische Randbedingungen 4 Nichtlineare Dynamik 4.1 Stabilitätsanalyse 4.1.1 Fixpunkte und Grenzzyklen 4.1.2 Stabilität 4.1.3 Bifurkationen 4.1.4 Diskussion 4.2 Geometrische Nichtlinearitäten 4.2.1 Einfluss auf die Dynamik 4.2.2 Diskussion 4.2.3 Möglichkeiten zur Beeinflussung 5 Werkzeuge für den Entwurf 5.1 Anforderungen an Entwurfswerkzeuge 5.1.1 Kopplung physikalischer Domänen 5.1.2 Spezielle Anforderungen an FEM-Werkzeuge 5.1.3 Ordnungsreduktion 5.1.4 Spezielle Anforderungen an Optimierungswerkzeuge 5.2 Relevante Entwurfswerkzeuge 5.2.1 MOSCITO Optimierungsumgebung 5.2.2 MATLAB-Toolbox SUGAR 5.3 Klassenbibliothek IMtk 5.3.1 Programmierparadigmen 5.3.2 Vererbungsstrategie 5.3.3 Ordnungsreduktion 5.3.4 Verifikation der Modelle 5.3.5 Gültigkeitsbedingungen 6 Entwurfsprozess 6.1 Strategie des Bauelemententwurfs 6.2 Entwurfsbeispiel 6.2.1 Anforderungen und Randbedingungen 6.2.2 Vorauslegung 6.2.3 Eigenwertanalyse 6.2.4 Statische nichtlineare Analysen 6.2.5 Deformationsanalyse 6.2.6 Statische nichtlineare gekoppelte Analysen 6.2.7 Dynamische nichtlineare gekoppelte Analysen 6.3 Diskussion 7 Zusammenfassung und Ausblick Literaturverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Listings Anlagenverzeichnis A Materialeigenschaften A.1 Einkristallines Silizium A.2 Umgebungsluft B MEMS-Prozess des Fraunhofer IPMS B.1 Prozessablaufplan AME1 B.2 Prozessabh ̈angige Materialeigenschaften C Strukturmechanische FE-Analysen C.1 FEM-Werkzeuge am Fraunhofer IPMS C.1.1 ANSYS C.1.2 COMSOL Multiphysics TM C.2 Nichtlinearitäten prismatischer Torsionsstäbe C.3 Typische Eigenformen von Mikroscannerspiegeln C.4 Mechanische Spannungen in Torsionsfedern C.5 Dynamische Deformation der Spiegelplatte C.6 Konvergenzeigenschaften von FE-Netzen D Dämpfungsmechanismen D.1 Slide-film-Dämpfung D.2 Squeeze-film-Dämpfung E Bewegungs-Dgl. des IPMS Mikroscannerspiegels E.1 Fixpunkte E.2 Stabilität E.3 Bifurkationen E.4 Phasenportraits F IMtk-Klassenbibliothek F.1 Klassenübersicht F.2 Funktionen F.3 Datenstruktur IMTK F.4 Eigenschaften und Methoden der Basisklasse imtk element F.5 Implementation F.6 Beispiele G Experimentelle Ergebnisse (Entwurfsbeispiel) G.1 Charakterisierung G.1.1 Synchronisierte Anregung G.1.2 Parametrische Anregung G.2 Dynamische Deformation / Electrostatically driven microsystems are utilized in technical systems for several years. For instance, they are used in automotive applications as acceleration sensors or angular rate sensors. New fields of applications appear especially for actuators. The scanning micromirror of the Fraunhofer Institute for Photonic Microsystems is such an actuator. It is a micro-­optical-­electrical microsystem (MOEMS) which is driven resonantly by an electrostatic comb drive and can be used in scanning laser imaging systems or laser projectors. Several technical and scientific publications occupy with the design and the simulation of microactuators, which refer usually to a concrete drive principle or to the issues of design in general. The intention of this thesis is to identify and systematize particularly the boundary conditions of design regarding to resonant micro actuators with out-­of-­plane­comb drive. The findings are implemented in efficient design tools and design processes. One emphasis thereby is the investigation of nonlinear properties and effects. This includes geometrically non-­linearities of suspensions as well as non-linearities caused by fluid damping and the electrostatic comb drive. The findings are utilized in an analytical, nonlinear stability analysis of the device's equation of motion as well as in an object oriented software library for the MATLAB environment, which can be used to create nonlinear reduced order models of scanning micromirrors. With the developed techniques for design and optimization the available parameter range of scanning micromirrors can be extended. By that means, it is possible to improve the properties of existing devices as well as create new devices with outreaching performance.:1 Einordnung und Ziele der Arbeit 2 Grundlagen und Stand der Technik 2.1 Herstellungstechnologien 2.2 MEMS-Aktoren 2.2.1 Antriebsprinzipien 2.2.2 Elektrostatische Antriebe 2.3 Der Fraunhofer IPMS Mikroscannerspiegel 2.3.1 Synchronisierte Anregung 2.3.2 Parametrische Anregung 2.3.3 Anwendungsmöglichkeiten und Grenzen 2.4 Motivationen der Arbeit 3 Randbedingungen beim Entwurf 3.1 Vereinbarungen und Definitionen 3.1.1 Material- und Strukturvereinfachungen 3.1.2 Koordinatensysteme 3.1.3 Mathematische Vereinfachungen und Definitionen 3.2 Strukturmechanische Randbedingungen 3.2.1 Richtungsabhängige Materialeigenschaften 3.2.2 Geometrische Nichtlinearitäten 3.2.3 Strukturmechanische Spannungen 3.2.4 Eigenschwingungen 3.2.5 Fertigungstoleranzen 3.2.6 Dynamische Deformation 3.2.7 Strukturdämpfung 3.3 Fluidmechanische Randbedingungen 3.3.1 Näherungen zur Slip-Korrektur 3.3.2 Gültigkeit der quasistatischen Näherung 3.3.3 Dämpfungsmechanismen innerhalb der Kammstruktur 3.3.4 Dämpfungsmechanismen der bewegten Spiegelplatte 3.4 Randbedingungen der Elektrik bzw. Elektrostatik 3.4.1 Antriebskapazitäten und Randfelder 3.4.2 Spannungsfestigkeit 3.4.3 Leistungsaufnahme 3.4.4 Elektromechanische Stabilität 3.5 Optische Randbedingungen 4 Nichtlineare Dynamik 4.1 Stabilitätsanalyse 4.1.1 Fixpunkte und Grenzzyklen 4.1.2 Stabilität 4.1.3 Bifurkationen 4.1.4 Diskussion 4.2 Geometrische Nichtlinearitäten 4.2.1 Einfluss auf die Dynamik 4.2.2 Diskussion 4.2.3 Möglichkeiten zur Beeinflussung 5 Werkzeuge für den Entwurf 5.1 Anforderungen an Entwurfswerkzeuge 5.1.1 Kopplung physikalischer Domänen 5.1.2 Spezielle Anforderungen an FEM-Werkzeuge 5.1.3 Ordnungsreduktion 5.1.4 Spezielle Anforderungen an Optimierungswerkzeuge 5.2 Relevante Entwurfswerkzeuge 5.2.1 MOSCITO Optimierungsumgebung 5.2.2 MATLAB-Toolbox SUGAR 5.3 Klassenbibliothek IMtk 5.3.1 Programmierparadigmen 5.3.2 Vererbungsstrategie 5.3.3 Ordnungsreduktion 5.3.4 Verifikation der Modelle 5.3.5 Gültigkeitsbedingungen 6 Entwurfsprozess 6.1 Strategie des Bauelemententwurfs 6.2 Entwurfsbeispiel 6.2.1 Anforderungen und Randbedingungen 6.2.2 Vorauslegung 6.2.3 Eigenwertanalyse 6.2.4 Statische nichtlineare Analysen 6.2.5 Deformationsanalyse 6.2.6 Statische nichtlineare gekoppelte Analysen 6.2.7 Dynamische nichtlineare gekoppelte Analysen 6.3 Diskussion 7 Zusammenfassung und Ausblick Literaturverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Listings Anlagenverzeichnis A Materialeigenschaften A.1 Einkristallines Silizium A.2 Umgebungsluft B MEMS-Prozess des Fraunhofer IPMS B.1 Prozessablaufplan AME1 B.2 Prozessabh ̈angige Materialeigenschaften C Strukturmechanische FE-Analysen C.1 FEM-Werkzeuge am Fraunhofer IPMS C.1.1 ANSYS C.1.2 COMSOL Multiphysics TM C.2 Nichtlinearitäten prismatischer Torsionsstäbe C.3 Typische Eigenformen von Mikroscannerspiegeln C.4 Mechanische Spannungen in Torsionsfedern C.5 Dynamische Deformation der Spiegelplatte C.6 Konvergenzeigenschaften von FE-Netzen D Dämpfungsmechanismen D.1 Slide-film-Dämpfung D.2 Squeeze-film-Dämpfung E Bewegungs-Dgl. des IPMS Mikroscannerspiegels E.1 Fixpunkte E.2 Stabilität E.3 Bifurkationen E.4 Phasenportraits F IMtk-Klassenbibliothek F.1 Klassenübersicht F.2 Funktionen F.3 Datenstruktur IMTK F.4 Eigenschaften und Methoden der Basisklasse imtk element F.5 Implementation F.6 Beispiele G Experimentelle Ergebnisse (Entwurfsbeispiel) G.1 Charakterisierung G.1.1 Synchronisierte Anregung G.1.2 Parametrische Anregung G.2 Dynamische Deformation

The diploma thesis deals with the development of a new method of synthetic peptide separation using electrostatic binding. It deals with the development of a multi-charged anchored linker attachable to a synthetic peptide after its synthesis on solid phase. Subsequently, it investigates the separation using electrostatic binding; however, after peptide cleavage from the anchored linker and Boc deprotection with TFA, the peptide formed so strong electrostatic interactions with the cation exchanger that we were unable to recover it. The thesis is finished with discussion and method improvement proposal. Key words: peptide separation, solid-phase peptide synthesis, SPPS, electrostatic binding

Die enormen Fortschritte und Erkenntnisse der Medizin und der damit einhergehenden gestiegenen mittleren globalen Lebenserwartung von indes knapp 75 Jahren fußen auch auf den medizinischen Entwicklungen des 20. Jahrhunderts, da durch diese z. B. infektiöse und onkologische Erkrankungen, Diabetes, Bluthochdruck, Herzinsuffizienz, Magengeschwüre, Depressionen, Hämophilie und andere Krankheiten erfolgreich therapiert werden können. Die entwickelten Therapiemethoden beruhten im Wesentlichen auf chirurgischen und intensivmedizinischen Neuerungen, chemischen Wirkstoffen, belastungsfähigen Implantaten und extrakorporalen Systemen. Im 21. Jahrhundert hingegen sind medizinische Neuerungen im molekularbiologischen Bereich zu erwarten, wie beispielsweise in der Zellbiologie, DNA-Analyse und -Transfer oder in der regenerativen Medizin. In Letzterer werden autologe regenerative Mechanismen als therapeutisches Prinzip genutzt, um funktionsgestörte Zellen, Gewebe und Organe entweder durch den biologischen Ersatz oder durch die Anregung körpereigener Regenerations- und Reparaturprozesse zu erhalten bzw. wiederherzustellen.

Title: Anomalous diffusion of plasma in tokamak edge region Author: Jakub Seidl Tutoring institution: Institute of Plasma Physics AS CR, v.v.i. Supervisor: Doc. Ing. Ladislav Krlín, DrSc., IPP AS CR Consultant: RNDr. Radomír Pánek, Ph.D., IPP AS CR Abstract: This work provides brief introduction to the topic of plasma turbu- lence in tokamak edge region and several aspects of anomalous plasma diffusion are discussed. We use numerical code ESEL to model interchange turbulence and investigate properties of turbulent structures in different regimes of parallel trans- port. Means of experimental verification of the results are discussed. Results of the modelling are then used to interpret unexpected results experimentally obtained by electrostatic ball-pen probes on tokamak ASDEX Upgrade, mainly appearance of a 'bump' in power spectra of measured plasma potential. Next, we explain be- haviour of cross-correlation function of density signals measured by two spatially separated Langmuir probes in the vicinity of magnetic separatrix and we point out an ambiguity in interpretation of results of vorticity measurement made by set of floating Langmuir probes. In the last part, transport of plasma impurities by electrostatic turbulent potential is modelled. We identify reversal of radial particle velocity for particles with...

The mechanism of ion channel (mimetic) sensors (ICSs) consisting of (poly)electrolyte type alkane thiol, protein or dendrimer self assembled monolayers (SAMs) at gold electrodes as a sensing layer and highly charged redox-active marker ions in solution was investigated by cyclic voltammetry (CV), differential pulse voltammetry (DPV) and rotating disk voltammetry (RDV) in the presence of a series of analytes, i.e, suppressor and enhancer ions, leading to the following general statements: (i) electrostatic binding of marker ions to the sensing layer is a prerequisite for an electrochemical current and (ii) charge propagation through the layer consists of electron hopping between surface-confined marker ions and solution born marker ions. It is further shown that there exists (iii) competition between equally charged ions for coordination sites at the oppositely charged sensing layer. An apparent charge inversion (iv) by surface confinement of multiple charged counter ions occurs. Thereby an existing electron transfer (ET) path can be cut or a new one can be induced. Build up of a second layer of multiple charged electroactive ions (v) can take place on top of the charge inverted layer. Competing ET (vi) through the inner and outer redox layer can take place. In addition to fundamental insight into the mechanism of charge propagation, valuable information for the design, optimization, and tailoring of new biosensors based on the ICS concept, the possibilities of exploiting layer-by-layer electrostatic SAMs and dendrimer-DNA interaction for bioanalytical applications are demonstrated by the current findings.

Les vibrations ambiantes representent une source potentielle d'energie pour alimentation des capteurs sans fil autonomes. La transduction electrostatique est une des techniques utilisees pour la conversion de l'energie des vibrations en electricite. De nombreuses realisations des transducteurs et leurs circuits de conditionnement ont deja ete presentees dans la litterature. Pour transmettre l'energie convertie vers une charge utile des interfaces specifiques doivent etre concues. Ce dernier sujet a ete peu aborde dans la litterature. Ce travail etudie une interface avec la charge dans un dispositif de recuperation d'energie vibratoire. L'architecture proposee au cours de cette etude est adaptee aux circuits de conditionnement de type pompe de charge, qui fonctionne selon un cycle charge-tension rectangulaire. L'interface proposee accomplit deux taches. Premierement, il permet de transferer l'energie electrique du circuit de conditionnement vers une charge tout en abaissant la tension d'une maniere adiabatique, c.a.d., en minimisant les dissipations. Deuxiemement, il permet de reguler le debit d'extraction d'energie du circuit de conditionnement en ajustant dynamiquement la puissance de ce transfert. Cela est realise avec un circuit integree en technologie 0.35um CMOS haute tension dont l'architecture est inspiree d'un convertisseur DCDC de type Buck fonctionnant en regime discontinu. La consommation de l'interface est minimisee grace a l'utilisation du regime sous le seuil des transistors MOS pour pratiquement tous les blocs, grace a une alimentation reduite a 1.1V. L'interface consomme en dessous de 100nW, et est capable de gerer des sources d'energie a puissance < 1uW. / Vibrational energy is an attractive power source for self-powered wireless sensors. A mainstream harvesting technique for vibrational energy is electrostatic MEMS harvesters. Various circuit architectures have already been introduced with many successful implementation, yet a load interface that efficiently manages the harvested energy has rarely been reported. In this work a load interface is proposed which is suited for any condition circuit (CC) implementing rectangular QV cycles. In general, a rectangular QV conditioning circuit has an optimum interval of which the energy harvested is maximised, thus the harvested energy should be periodically removed to maintain maximising the harvested energy. This is achieved through the load interface (LI). The LI proposed is a switched inductor capacitive architecture with a LI controller allowing the extraction of the energy in a multiple energy shot fashion. The LI controller incorporate an ultra low power clock for switching events and low power comparator for switching decision. Power consumption is reduced by operating at a low supply voltage (1.1V). The LI is implemented in AMS0.35HV technology with a mixed high voltage-low power control blocks. It takes into account the harvester operation to maximise its extracted energy. It overcomes the constrained limited biasing power, tackles resistive losses and power handling transistor long channels by transferring the energy in a multiple shots fashion. A CMOS implementation is proposed along with simulation results showing an average consumed power of the controller less than 100nW allowing the system to operate with input power levels as low as few hundreds of nano-watts.

La plupart des systèmes en matière molle sont en contact avec des solutions contenant des espèces chargées. Certains d’entre eux sont bien décrits par des théories de champ moyen, d’autres nécessitent des approches plus fines qui tiennent compte des corrélations entre ions.Dans la première partie de cette thèse, nous analysons la dynamique de relaxation d’un nanocondensateur. Les techniques analytiques et numériques utilisées relèvent du champ moyen (formalisme de Poisson-Nernst-Planck). Nous étudions les temps caractéristiques de relaxation dans les régimes linéaire et non linéaire et caractérisons le comportement du système en fonction de la concentration en sel et du potentiel appliqué. Les géométries planaire et coaxiale sont traitées. Nous nous intéressons ensuite au problème de concevoir un protocole temporel pour le potentiel appliqué, capable de piloter le système d’un état d’équilibre à un autre, que ce soit pour accélérer le processus de formation de la double couche électrique ou celui d’instauration d’un flux électroosmotique.Dans la deuxième partie, nous abordons la physique des systèmes chargés corrélés, avec une attention particulière pour le phénomène d’attraction entre charges du même signe. Nous élaborons une théorie qui décrit les systèmes sans sel à l’équilibre, quelle que soit la valeur du paramètre de couplage électrostatique. Inspirée en partie par le concept du trou de corrélation et en partie par un formalisme à la Poisson-Boltzmann, la théorie satisfait nombre de résultats exacts et elle peut être facilement résolue numériquement.Dans la troisième partie, nous développons la théorie du couplage fort pour les constituants nanoscopiques du ciment. Après avoir présenté l’histoire et l’état de l’art dans notre compréhension de la physique de cet omniprésent matériau, nous analysons des simulations de dynamique moléculaire de l’interface entre plaquettes de C-S-H. Nous montrons que la grande force de cohésion observée est due à une baisse de la permittivité diélectrique sous confinement, ce qui augmente l’importance des corrélations. Nous étudions la statistique du phénomène d’hydratation des ions, et finalement obtenons de façon analytique la pression en fonction de la distance entre plaquettes, en excellent accord avec les simulations. / Most systems in soft matter are immersed in solutions with charged species. Some of them can be described by mean-field techniques, while others require more sophisticated treatments that account for correlations between ions.In the first part of this thesis, we analyze the relaxation dynamics of a nanocapacitor. We use analytical and numerical techniques within mean-field (so-called Poisson-Nernst-Planck formalism). We study characteristic relaxation times in the linear and nonlinear regime and characterize the behavior of the system as a function of salt density and applied voltage. Both the parallel plate and the coaxial geometries are examined. The problem of designing a smart time-dependent applied potential, to drive the system from an initial to a final equilibrium state is also tackled, with regard to both the electric double layer build-up process and the establishment of an electroosmotic flow.In the second part, the physics of correlated charged systems is presented, with particular focus on the like-charge attraction phenomenon. We develop a theory describing salt-free systems, at arbitrary value of the electrostatic coupling parameter. Inspired partly by the correlation-hole concept and partly by the Poisson-Boltzmann formalism, the theory satisfies a number of exact requirements and can be easily solved numerically.In the third part, we develop the theory of strong coupling for the nanoscopic constituents of set cement. After introducing the history and the present understanding of the physics behind this omnipresent material, we analyze molecular dynamics simulations of the interface between C-S-H platelets (Calcium Silicate Hydrate). We show that the strong cohesion force observed is ultimately due to a decrease in the dielectric permittivity under confinement, which enhances correlations. We study the statistics of ion hydration and obtain analytically the pressure as a function of inter-platelet distance, in excellent agreement with simulations.

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