انجمن نانوفناوری ایران نانومقیاس 2423-5628 13 2 2026 09 22 Molecular Dynamics Investigation of Coalescence-Induced Jumping of Ionic Nanodroplets under Pulsed and Oscillatory Electric Fields مطالعه دینامیک مولکولی جهش ناشی از هم‌جوشی نانوقطرات یونی تحت میدان‌های الکتریکی پالسی و متناوب 683 696 738436 10.22034/ns.2026.2092370.1436 FA مجتبی فرخ بین گروه فیزیک، دانشکده علوم و فناوری نانو و زیستی، دانشگاه خلیج فارس، بوشهر 0000-0002-4629-3211 Journal Article 2026 06 02 Coalescence-induced droplet jumping plays a crucial role in heat transfer, dropwise condensation, and electrohydrodynamic systems. In this study, molecular dynamics simulations were performed to investigate the effects of pulsed and oscillatory electric fields on the coalescence and jumping behavior of saline nanodroplets. Two droplet configurations, namely symmetric saline-saline and asymmetric pure water-saline systems, were considered. The jumping height, droplet-substrate interaction energy, energy conversion efficiency, and dipole moment were analyzed to elucidate the underlying molecular mechanisms.<br><br>The results show that, for the symmetric saline-saline system with 4 nm radius nanodroplets, the pulsed electric field outperforms the oscillatory field, increasing the jumping height and the surface-to-kinetic energy conversion efficiency by 8.8482% and 8.4306%, respectively. In contrast, for the asymmetric pure water-saline system, the oscillatory electric field enhances the jumping height and energy conversion efficiency by 3.7885% and 10.8498%, respectively, compared with the pulsed field. Dipole moment analysis reveals that the pulsed electric field promotes stronger alignment of water molecular dipoles in both systems; however, the enhanced dipole alignment does not necessarily translate into improved jumping performance. These findings demonstrate that, in addition to the electric-field waveform, ionic distribution and system symmetry play decisive roles in governing post-coalescence energy transfer pathways. This study provides new molecular-level insights into the controlled manipulation of droplet dynamics in electrohydrodynamic systems. هم‌جوشی و جهش خودبه‌خودی قطرات نقش مهمی در سامانه‌های انتقال حرارت، چگالش قطره‌ای و فرایندهای الکتروهیدرودینامیکی ایفا می‌کند. در این پژوهش، با استفاده از شبیه‌سازی دینامیک مولکولی، اثر میدان‌های الکتریکی پالسی و متناوب بر رفتار هم‌جوشی و جهش نانوقطرات حاوی نمک بررسی شد. دو آرایش مختلف شامل آب شور-آب شور و آب خالص-آب شور مورد مطالعه قرار گرفت و تغییرات ارتفاع جهش، انرژی برهم‌کنش قطره-زیرلایه، بازده تبدیل انرژی و گشتاور دوقطبی تحلیل شد.<br><br>نتایج نشان داد در سامانه متقارن شور-شور، برای نانوقطرات با شعاع 4 نانومتر، میدان پالسی عملکرد جهش را نسبت به میدان متناوب بهبود می‌دهد؛ به طوری که ارتفاع جهش و بازده تبدیل انرژی سطحی به جنبشی به ترتب 8.8482% و 8.4306% افزایش یافتند. در مقابل، در سامانه نامتقارن شور-آب خالص، میدان متناوب موجب افزایش ارتفاع جهش و بازده تبدیل انرژی به ترتب 3.7885% و 10.8498% نسبت به میدان پالسی شد. تحلیل گشتاور دوقطبی نشان داد که میدان پالسی در هر دو سامانه باعث هم‌راستایی بیشتر ممان‌های دوقطبی مولکول‌های آب می‌شود، اما این افزایش هم‌راستایی لزوماً به بهبود عملکرد جهش منجر نمی‌شود. نتایج حاکی از آن است که علاوه بر شکل موج میدان الکتریکی، نحوه توزیع یون‌ها و تقارن یونی سامانه نیز نقش تعیین‌کننده‌ای در مسیرهای انتقال انرژی پس از هم‌جوشی دارند. این یافته‌ها دیدگاه مولکولی جدیدی برای کنترل دینامیک قطرات در سامانه‌های الکتروهیدرودینامیکی ارائه می‌کنند. https://nanomeghyas.ir/article_738436_e819a9543460d85a58861c7fb9f7114e.pdf