世界首個“納米水泵”在上海問世
據上海記者報道，世界首個納米尺度“小水泵”設計最近在中國科學院上海應用物理研究所誕生。
這個“納米水泵”能驅趕水分子排成一串“單人”長隊，源源不斷地飛快通過納米碳管“隧道”——這可能為人類污水處理、海水凈化找到更簡捷易行的途徑。
進入納米世界，想讓水往一定方向流，就不像在河邊安個水泵抽水那么簡單了。科學家一直想找到一種方法，讓納米水泵也能像河邊的水泵那樣，一通電就能把水往一定地方送。
水為何能有序地進出細胞膜？生命體里的蛋白質水通道，給了上海應用物理所方海平等研究人員靈感——一種蛋白質用自己氨基酸殘基形成的微弱電極，“牽引”水分子挨個進入或退出細胞，井井有條。
論文第一作者、上海應用物理所在讀博士研究生弓曉晶在導師的指導下，將蛋白質上的微弱電極“仿真”到納米碳管的模型上，讓水分子在電場的牽引下，列隊通過細小到僅容單個水分子通過的納米碳管。
令科學家感到意外的是，在納米尺度下，水分子排隊過“隧道”的速度異常迅速——幾乎是從經典流體力學估算出的流速的1萬到10萬倍。
美國肯塔基大學化學材料工程系布魯斯·J·辛茨教授在雜志的特約評論中對“納米水泵”的應用前景給予了高度評價：“分子動力學模擬揭示，這個納米泵的新概念可以在嵌在高分子基質中的大面積碳管膜中得到驗證。有了這一平臺，與細胞內控制化學輸運的相似機制將會應用到更大的人造薄膜上。這對宏觀尺度下的化學分離、水的凈化、傳感檢測以及藥物輸運有著重要的應用。”
這個“納米水泵”能驅趕水分子排成一串“單人”長隊，源源不斷地飛快通過納米碳管“隧道”——這可能為人類污水處理、海水凈化找到更簡捷易行的途徑。
進入納米世界，想讓水往一定方向流，就不像在河邊安個水泵抽水那么簡單了。科學家一直想找到一種方法，讓納米水泵也能像河邊的水泵那樣，一通電就能把水往一定地方送。
水為何能有序地進出細胞膜？生命體里的蛋白質水通道，給了上海應用物理所方海平等研究人員靈感——一種蛋白質用自己氨基酸殘基形成的微弱電極，“牽引”水分子挨個進入或退出細胞，井井有條。
論文第一作者、上海應用物理所在讀博士研究生弓曉晶在導師的指導下，將蛋白質上的微弱電極“仿真”到納米碳管的模型上，讓水分子在電場的牽引下，列隊通過細小到僅容單個水分子通過的納米碳管。
令科學家感到意外的是，在納米尺度下，水分子排隊過“隧道”的速度異常迅速——幾乎是從經典流體力學估算出的流速的1萬到10萬倍。
美國肯塔基大學化學材料工程系布魯斯·J·辛茨教授在雜志的特約評論中對“納米水泵”的應用前景給予了高度評價：“分子動力學模擬揭示，這個納米泵的新概念可以在嵌在高分子基質中的大面積碳管膜中得到驗證。有了這一平臺，與細胞內控制化學輸運的相似機制將會應用到更大的人造薄膜上。這對宏觀尺度下的化學分離、水的凈化、傳感檢測以及藥物輸運有著重要的應用。”
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