南京工大在納米通道內(nèi)流體行為研究方面有新發(fā)現(xiàn)
2014-05-13 19:18:03
admin
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據(jù)中國教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)2009年5月31日訊 記者日前從南京工業(yè)大學(xué)獲悉，該校陸小華教授*新的一項(xiàng)研究成果被國際物理、化學(xué)和納米學(xué)科權(quán)威期刊《納米快報(bào)》2009年第9卷第3期采用?！都{米快報(bào)》認(rèn)為，該研究令人信服地展示了離子水化的結(jié)構(gòu)變化和由此導(dǎo)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(tǒng)所認(rèn)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(yīng)該十分類似的觀點(diǎn)。
研究納米通道內(nèi)流體行為，是國際上很重要的一項(xiàng)基礎(chǔ)研究。為了弄清楚流體在納米孔道中的傳遞過程，陸小華團(tuán)隊(duì)經(jīng)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(huán)境下水等典型流體分子結(jié)構(gòu)和傳遞行為研究后發(fā)現(xiàn)，流體分子的傳遞性質(zhì)在1納米左右介孔內(nèi)主要受介孔尺寸和界面化學(xué)性質(zhì)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(dòng)力學(xué)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(jié)構(gòu)和能量變化，發(fā)現(xiàn)兩者的水化有序度隨著管徑有著不同的變化，從而導(dǎo)致了在大尺寸的碳管內(nèi)優(yōu)先尺寸較小的鈉離子，而在尺寸較小的碳管內(nèi)則尺寸較大的鉀離子優(yōu)先。該成果可以對膜分離、吸附、納米催化等涉及到微孔結(jié)構(gòu)的過程進(jìn)行計(jì)算，從而獲得指導(dǎo)性方法，并為新型化工材料的設(shè)計(jì)、制備與應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。
據(jù)悉，生物通道中離子高選擇性的機(jī)理是目前國際科學(xué)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。生物體內(nèi)的離子通道可以在保持高流速的同時(shí)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(nèi)的各種生命活動(dòng)，更好地掌握各種仿生分離膜和納米元器件制備及應(yīng)用過程中的一些影響因素，從而對其設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。