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中国科大:实验制备出最小尺寸纳米通道
2016-11-01 中国青年报

  近日,中国科大中科院材料力学行为和设计重点实验室研究团队与诺贝尔物理奖得主、英国曼彻斯特大学安德烈·海姆教授研究团队合作,在石墨烯纳米通道水输运方面取得重要研究进展,实验制备出最小尺寸的纳米通道,为新型纳米流体器件的设计和开发提供了重要参考。

  该成果发表在10月13日出版的国际权威学术期刊《自然》上,中国科大王奉超特任副研究员是该文的共同通讯作者。

  纳米尺度下的物质输运一直是当今实验和理论研究的焦点之一,尤其是当通道尺寸小至分子级别时,通道的表面性质及石墨烯与水之间的固液界面相互作用会对物质输运起决定性作用。研究结果表明,在该纳米通道中,水以一种近似无摩擦的状态高速运动,但该通道中的流动细节和机理用目前的实验手段难以表征和分析。

  中国科大研究团队采用理论分析和分子模拟方法,研究了纳米通道中的水传输机理,发现分子尺度下固液界面作用将增大水传输的驱动力,从而大大提高了水的输运效率,使得纳米尺度下的流体输运表现出跟宏观尺度截然不同的尺寸效应。该研究揭示了固液界面相互作用对纳米流动行为具有决定性影响。

  据王奉超介绍,该研究不仅对纳米尺度下流体输运机理的理解和认知产生重大影响,而且对新型纳米流体器件的设计和开发具有重要参考意义。基于该方法制备的纳米器件,有望进一步拓展石墨烯等二维材料在过滤、筛选、海水淡化和气体分离等方面的应用。

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