南京工大在納米通道內流體行為研究方面有新發現
2014-05-13 19:18:03
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據中國教育和科研計算機網2009年5月31日訊 記者日前從南京工業大學獲悉，該校陸小華教授*新的一項研究成果被國際物理、化學和納米學科權威期刊《納米快報》2009年第9卷第3期采用。《納米快報》認為，該研究令人信服地展示了離子水化的結構變化和由此導致的離子與第一水化層水分子相互作用能的變化，突破了傳統所認為的在直徑1.0納米左右的通道中鈉離子和鉀離子的水化應該十分類似的觀點。
研究納米通道內流體行為，是國際上很重要的一項基礎研究。為了弄清楚流體在納米孔道中的傳遞過程，陸小華團隊經過10年苦心鉆研，以納米碳管為介孔模型，通過分子模擬，對在受限環境下水等典型流體分子結構和傳遞行為研究后發現，流體分子的傳遞性質在1納米左右介孔內主要受介孔尺寸和界面化學性質影響，和宏觀條件下受溫度壓力影響的情況完全不同。他們利用分子動力學模擬研究了鈉離子和鉀離子在直徑0.6到1.28納米的碳納米管中水化的結構和能量變化，發現兩者的水化有序度隨著管徑有著不同的變化，從而導致了在大尺寸的碳管內優先尺寸較小的鈉離子，而在尺寸較小的碳管內則尺寸較大的鉀離子優先。該成果可以對膜分離、吸附、納米催化等涉及到微孔結構的過程進行計算，從而獲得指導性方法，并為新型化工材料的設計、制備與應用提供理論指導。
據悉，生物通道中離子高選擇性的機理是目前國際科學研究領域的熱點之一。生物體內的離子通道可以在保持高流速的同時高效地分離各種離子，是目前人工所制備的材料無法企及的。陸小華的這一研究成果將有助于更好地理解生物體內的各種生命活動，更好地掌握各種仿生分離膜和納米元器件制備及應用過程中的一些影響因素，從而對其設計提供理論依據。