世界上首個納米“小水泵”在上海問世
10月3不銹鋼輸送網(wǎng)帶0日,世界首個納米尺度“小水泵”設計最近在中國科學院上海倉壁振動器應用物理研究所誕生。
這個“納米水泵”能驅(qū)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”——密封錘式破碎機這可能為Yk型圓碎石篩分機人類污水處理、海水凈化找到更簡捷易行的途徑。相關(guān)的論文刊登在最近出版的國際著名學術(shù)期刊《自然·納米技術(shù)》上。
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??茖W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,一通電就能把水皮帶輸送帶往運輸機一定地方送。
水為何能有序地進出細胞膜?生命體里的蛋白質(zhì)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(zhì)用自己氨基酸殘基形成的微弱電皮帶稱重給料機極,“牽引”水分子挨個進石料破碎機入或退出細胞,井井有條。
論文第一作者、上海應用物理所在讀博士研究微型螺旋喂料機生弓曉晶在導師的指導下,將蛋白質(zhì)上的微弱電極“仿過濾篩分機真”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(jīng)典流體力學估算出的流速的1萬到10萬倍沖擊式石頭制砂機雙螺旋給料機。
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(zhì)中的大面積碳管膜中得到驗證。有了這一平臺,與細胞內(nèi)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、傳感檢測以石料破碎及藥物輸運有著重要的應用。”
鏈式提升機
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