世界首個納米尺度“小水泵”設(shè)計最近在中國科學(xué)院上海應(yīng)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”——這可能為人類污水處理、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(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，就不像在河邊安個水泵抽水那么簡單了。科學(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(xì)胞膜？生命體里的蛋白質(zhì)水通道，給了上海應(yīng)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”水分子挨個進(jìn)入或退出細(xì)胞，井井有條。

? ?論文第一作者、上海應(yīng)用物理所在讀博士研究生弓曉晶在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，將蛋白質(zhì)上的微弱電極“仿真”到納米碳管的模型上，讓水分子在電場的牽引下，列隊通過細(xì)小到僅容單個水分子通過的納米碳管。

? ?令科學(xué)家感到意外的是，在納米尺度下，水分子排隊過“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1萬到10萬倍。

? ?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(yīng)用前景給予了高度評價：“分子動力學(xué)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(yàn)證。有了這一平臺，與細(xì)胞內(nèi)控制化學(xué)輸運(yùn)的相似機(jī)制將會應(yīng)用到更大的人造薄膜上。這對宏觀尺度下的化學(xué)分離、水的凈化、傳感檢測以及藥物輸運(yùn)有著重要的應(yīng)用。”