水在碳nm分液漏斗分子運動的新機制化
編輯：國科學教育昆明無機化學反應限制集團 由來：//m.a7614.cn 起止日期：2015-08-11 08:59:35
復旦專科大學微納熱學心中暨XIN心中鄭泉水先生話題組在
上免費在線發布一篇《由聲子調變的水在碳奈米管道內的輸運》(
Water transport inside carbon nanotubes mediated by phonon-induced oscillating friction) 的探索文獻資料，簡述了水在碳nm管上流動量的新工作機制。北大本科上學校本科民航航天民航院校建筑項目流體熱學結構系200四級（研究生）校友會馬明（205年研究生文憑，后在意大利悉尼nm能力公司和印度特拉維夫本科上學校本科做研究生后）是該文獻資料的首先次創小編，鄭泉水和瑞典工作日瓦本科上學校本科教導Francois Grey（2010-2013為北大微納流體熱學結構公司教導）為文獻資料聯系創小編，北大本科上學校本科建筑項目流體熱學結構系為文獻資料的首先次完工機構。
文章合作者還包括澳大利亞悉尼大學的L.M. Shen、以色列特拉維夫大學的M. Urbakh、清華大學微納力學中心的吳帥、澳大利亞Monash大學的J.Z. Liu、西安交通大學劉益倫等。參與研究的還有IBM的一個團隊和數以萬計的志愿者，是一個很有特點的國際合作研究項目。
(a)水在碳納米管內流動的示意圖；(b)本研究之前的實驗、理論和本研究的研究范圍。(c)流動阻力和流速之間的震蕩關系；(d)由水與碳納米管中聲子耦合引起的擴散速度的提高。
水資源危機是人類面臨的最重大危機之一。全世界有將近10億人缺乏飲用水，每年有上百萬人死于該危機引起的疾病。在過去十年間，與納米流動相關的研究已經在諸多重要領域產生了實際應用，例如海水淡化，納米級過濾以及基于滲透作用的能量轉換。其中，以碳納米管的研究和應用最為廣泛。這些領域均與解決水資源危機息息相關。因此，理解水在碳納米管中的輸運機制具有極其重要的意義。目前為止，盡管理論研究（例如分子動力學）已經在分子層面上揭示了許多該輸運現象的相關機制，但是獲得進一步的理解卻十分困難。這是因為理論研究中水流的速度要比實驗中測得流速至少高兩個數量級，該空白使得將理論研究成果直接用于實驗結果分析變得十分困難。
經過多年的努力，通過在IBM資助和上萬名志愿者幫助下完成的海量數據計算和分析，本研究首次彌補了該領域理論與實驗研究之間的空白，發現了在流速和壁面阻力之間存在震蕩關系。在此基礎上，本研究進一步揭示了水在碳納米管中流動的新機制，即該震蕩關系是由水分子的運動與碳納米管中聲子耦合所導致。該機制可以解釋許多新奇的現象，例如水在納米通道里流動，將形成本征的共振；這個本征共振，可大大提高溶在水中的其他元素的擴散（提高300%）。這項發現，可能可以解釋為什么生物體系納米通道可以形成很高的輸運；也可以引導新的類型的過濾膜，為解決水資源危機做出貢獻。
