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      模擬表明石墨烯可以拉伸成可調(diào)諧離子過濾器
      
			
      
				2019-07-05 08:48:30
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      美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)的研究人員進(jìn)行了模擬研究，表明石墨烯除了具有許多其他有用的功能外，還可以通過特殊的孔隙進(jìn)行修飾，作為可調(diào)諧的過濾器或過濾器用于離子(帶電原子)。液體。
      

      模擬表明石墨烯可以拉伸成可調(diào)諧離子過濾器
      

      該概念也可以與其他膜材料一起使用，可以具有諸如納米級機(jī)械傳感器，藥物遞送，水凈化和用于類似于生物離子通道的離子混合物的篩或泵的應(yīng)用，其對于活細(xì)胞的功能是關(guān)鍵的。這項(xiàng)研究發(fā)表在11月26日出版的“ 自然材料 ” 雜志上。
      

      項(xiàng)目負(fù)責(zé)人亞歷克斯斯莫利亞尼茨基說：“想象一下，像一個細(xì)網(wǎng)狀廚房過濾器，糖流過它。” “你伸展過濾器的方式使得網(wǎng)格中的每個洞都變大1-2%。你會期望通過網(wǎng)格的流量增加大約相同的數(shù)量。嗯，這里實(shí)際上增加了1000%。我覺得這很酷，有很多應(yīng)用程序。“
      

      如果可以通過實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)，這種石墨烯篩將是第一個在拉伸時提供離子流指數(shù)增加的人工離子通道，為快速離子分離或泵或精確鹽度控制提供了可能性。Smolyanitsky說，合作者計(jì)劃對這些系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室研究。
      

      石墨烯是一層排列成六邊形的碳原子，形狀與雞絲相似，可導(dǎo)電。NIST 分子動力學(xué)模擬主要集中在尺寸為5.5 x 6.4納米(nm)的石墨烯片上，并具有襯有氧原子的小孔。這些孔是已知能捕獲金屬離子的冠醚 - 電中性環(huán)狀分子。先前的NIST 模擬研究表明，這種類型的石墨烯膜可用于納米流體計(jì)算。
      

      在模擬中，石墨烯懸浮在含有氯化鉀的水中，氯化鉀是一種分解成鉀離子和氯離子的鹽。冠醚孔可以捕獲具有正電荷的鉀離子。捕獲和釋放速率可以電控制。施加各種強(qiáng)度的電場以驅(qū)動流過膜的離子電流。
      

      然后研究人員用不同程度的力量模擬拖曳膜，以拉伸和擴(kuò)張毛孔，大大增加鉀離子通過膜的流動。向各個方向伸展的效果最大，但即使只朝一個方向拉動也會產(chǎn)生局部效果。
      

      研究人員發(fā)現(xiàn)，離子流量的意外大幅增加是由于許多因素的微妙相互作用，包括石墨烯的薄度; 離子與周圍液體的相互作用; 和離子 - 孔隙相互作用，當(dāng)孔隙略微拉伸時會減弱。Smolyanitsky說，離子與周圍環(huán)境之間存在非常敏感的平衡。
      
			

			
        
      
			
      
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