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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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			  來源：
			
        
		
        
				
		
        
			
        美國國家標準與技術研究院(NIST)的研究人員進行了模擬研究，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用，其對于活細胞的功能是關鍵的。這項研究發(fā)表在11月26日出版的“ 自然材料 ” 雜志上。
        

        項目負責人亞歷克斯斯莫利亞尼茨基說：“想象一下，像一個細網(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，這里實際上增加了1000%。我覺得這很酷，有很多應用程序。“
        

        如果可以通過實驗實現(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，合作者計劃對這些系統(tǒng)進行實驗室研究。
        

        石墨烯是一層排列成六邊形的碳原子，形狀與雞絲相似，可導電。NIST 分子動力學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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