近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究團隊與諾貝爾物理獎得主、英國曼徹斯特大學(xué)教授A(yíng)ndre Geim研究團隊合作，在石墨烯納米通道水輸運方面取得重要進(jìn)展，該成果發(fā)表在10月13日出版的《自然》上。
眾所周知，石墨烯是由碳原子構成的只有一層原子厚度的二維晶體。石墨烯不僅是一種最薄的材料，而且表面十分光滑。利用石墨烯的這一特點(diǎn)，研究人員提出了一種構筑納米通道的新方法，該通道的尺寸調整精度可以控制在0.34納米，這是迄今為止實(shí)驗室內能制備的最小尺寸的納米通道。
納米尺度下的物質(zhì)輸運一直是當今實(shí)驗和理論研究的焦點(diǎn)之一，尤其是當通道尺寸小至分子級別時(shí)，通道的表面性質(zhì)及固液界面相互作用會(huì )對物質(zhì)輸運起決定性作用。研究結果表明，水在該納米通道中以一種近似無(wú)摩擦的狀態(tài)高速運動(dòng)，然而該通道中的流動(dòng)細節和機理用目前的實(shí)驗手段難以表征和分析。中國科大研究團隊在該項工作中的核心貢獻是：采用理論分析和分子模擬研究了納米通道中的水傳輸機理，研究發(fā)現分子尺度下固液界面作用將增大水傳輸的驅動(dòng)力，從而大大提高了水的輸運效率，使得納米尺度下的流體輸運表現出跟宏觀(guān)尺度截然不同的尺寸效應。該研究揭示了固液界面相互作用對納米流動(dòng)行為具有決定性影響。
利用石墨烯等二維材料精確構筑的納米通道，為納米尺度物質(zhì)輸運提供了新的平臺和思路。該研究不僅對納米尺度下流體輸運機理的理解和認知產(chǎn)生重大影響，而且能夠為新型納米流體器件的設計和開(kāi)發(fā)提供重要參考意義?；谠摷{米通道的設計方案制備的納米器件，將進(jìn)一步強化石墨烯等二維材料在過(guò)濾、篩選、海水淡化及氣體分離等方面的應用。
圖：石墨烯納米通道；實(shí)驗及模擬中觀(guān)測到的納米尺度水傳輸的尺寸效應；分子模擬中水在該納米通道中的流動(dòng)。
更多精彩！歡迎掃描下方二維碼關(guān)注中國粉體技術(shù)網(wǎng)官方微信（粉體技術(shù)網(wǎng)）
|
