世界首個(gè)納米尺度“小水泵”設計最近在中國科學(xué)院上海應用物理研究所誕生。

? ?這個(gè)“納米水泵”能驅趕水分子排成一串“單人”長(cháng)隊，源源不斷地飛快通過(guò)納米碳管“隧道”——這可能為人類(lèi)污水處理、海水凈化找到更簡(jiǎn)捷易行的途徑。相關(guān)的論文刊登在最近出版的國際著(zhù)名學(xué)術(shù)期刊《自然?納米技術(shù)》上。

? ?進(jìn)入納米世界，想讓水往一定方向流，就不像在河邊安個(gè)水泵抽水那么簡(jiǎn)單了?？茖W(xué)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(jìn)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極，“牽引”水分子挨個(gè)進(jìn)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(zhì)上的微弱電極“仿真”到納米碳管的模型上，讓水分子在電場(chǎng)的牽引下，列隊通過(guò)細小到僅容單個(gè)水分子通過(guò)的納米碳管。

? ?令科學(xué)家感到意外的是，在納米尺度下，水分子排隊過(guò)“隧道”的速度異常迅速——幾乎是從經(jīng)典流體力學(xué)估算出的流速的1萬(wàn)到10萬(wàn)倍。

? ?美國肯塔基大學(xué)化學(xué)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(jià)：“分子動(dòng)力學(xué)模擬揭示，這個(gè)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，與細胞內控制化學(xué)輸運的相似機制將會(huì )應用到更大的人造薄膜上。這對宏觀(guān)尺度下的化學(xué)分離、水的凈化、傳感檢測以及藥物輸運有著(zhù)重要的應用?！?/span>