點擊👉進入

原子級毛細管阻礙了老虎機必勝nks到石墨烯的最小離子流

圖片:曼徹斯特大學)

科學家首次設法製造出僅一個原子大小的人工通道新的毛細管與水通道蛋白非常相似,水通道蛋白是不可或缺的膜蛋白,可作為水傳輸的通道。原子級毛細管阻礙了CL等最微小離子的流動 and:Na+但是,它們允許水自由通過。

這些結構將改善我們的基本理解二手拉霸機英國曼徹斯特大學國家石墨烯研究所的研究人員說,原子級的分子結構。它們也可能是過濾和脫鹽技術的理想選擇。

來自曼徹斯特大學國家石墨烯研究所,斯科爾科沃理工學院,西南交通大學,中國科學技術大學,謝里夫工業大學和印度理工學院甘地那加的研究人員寫下了他們的工作在日記中 科學(以下引文).

團隊負責人一種nd:re Geim爵士說:

“顯然,毛細管的尺寸不可能小於一個原子。我們的壯舉似乎無能為力DT電子老虎機即使在事後看來,也是如此。而且,僅在幾年前就很難想像如此細小的毛細血管。”

一種nd:re Geim爵士是曼徹斯特大學的Regius教授和皇家社會研究教授。 2010年,他因在石墨烯方面的開創性工作而獲得了諾貝爾物理學獎。圖片:曼徹斯特大學)

水通道蛋白和其他天然存在的蛋白質通道可阻斷大於7; 一種的水合離子。但是,它們使水自由滲透。他們這樣做是由於靜電排斥和空間(尺寸)排斥等機制。

科學家尋求微型人造毛細管

長期以來,科學家一直在嘗試製造類似於天然毛細管的人造毛細管。但是,到目前為止,所有結構都比生物通道大得多。也就是說,直到現在。

一種nd:re Geim爵士和他的同事現在已經創建了大約3.4 一種高的通道。這大約是最小水合離子(例如Cl)的一半大小 and:K+ (直徑6.6 一種)。符號“一種‘ 代表 ‘一種ngstrom”,長度單位等於十分之一米。

這些通道像蛋白質通道一樣小,足以阻擋這些離子。水分子的直徑約為2.8一種。因此,通道足夠大,可以讓水分子流過。

對於海水淡化技術研究人員而言,這些結構可能是聖杯。它們可以幫助開髮用於海水淡化的經濟高效的高通量過濾器以及其他相關技術。

原子級的樂高

研究人員使用一種稱為 原子級的樂高。插槽教學7; 科學家通過對石墨烯的研究開發了該技術。

合著者Rad:ha Boya博士解釋說:

“我們從塊狀石墨上切割出厚度僅為50和200納米的原子平面納米晶體,然後將單層石墨烯條置於這些納米晶體的表面上。”

“隨後將類似的原子平面晶體放在頂部時,這些條帶充當兩個晶體之間的間隔物。可以將所得的三層組件視為一對邊緣錯位,其間連接有平坦空隙。這個空間只能容納一個原子層的水。”

根據ResearchGate: Rad:ha Boya是英國皇家學會大學的研究人員,也是曼徹斯特大學的Kathleen Ollerenshaw研究員,她正在那裡建立一個研究小組,研究原子級納米毛細管的基本原理和應用。”圖片:曼徹斯特大學)

這是科學家第一次使用石墨烯單層作為間隔物。博雅博士說,這也是使新通道不同於科學家以前製造的結構的原因。

在氮化矽膜上組裝2D毛細管

研究人員將二維毛細管設計為長度為幾微米,寬度為130 nm。他們將毛細管組裝在氮化矽膜上。膜分離了兩個隔離的容器。因此,通道是離子和水可流動的唯一途徑。

以前,科學家只能測量流過毛細管的水,這些毛細管的間隔物明顯較厚(約6.7; 一種高)。

在新聞稿中,曼徹斯特大學寫道:

“儘管他們的一些分子動力學模擬表明,由於相對壁之間的范德華力吸引,較小的2D腔體應該塌陷,但其他計算結果表明,縫隙內的水分子實際上可以起到支撐作用,甚至阻止一個原子的作用-高裂口(僅3.4 一種高)不會掉落。這確實是曼徹斯特隊現在在實驗中發現的。”

測量水和離子流量

拉達博士說:

“我們使用重量分析技術測量了水在渠道中的滲透率。在這裡,我們允許一個小的密封容器中的水完全通過毛細管蒸發,然後我們精確地測量(精確到微克)該容器在幾個小時內損失了多少重量。”

為此,科學家並行建立了一百多個通道。他們這樣做是為了增加測量的靈敏度。

研究人員還使用了較厚的頂部晶體來防止下垂,並通過等離子蝕刻將毛細管的頂部開口剪掉。他們這樣做是為了消除那裡可能存在的細邊的任何潛在堵塞。

為了測量離子流量,科學家通過添加電場迫使離子穿過毛細管。然後,他們測量了產生的電流。

一原子高的毛細管阻止了所有離子

齋博士老虎機遊戲d:

“如果我們的毛細管高兩個原子,我們發現小離子可以自由通過它們移動,就像散裝水中發生的情況一樣。相反,沒有離子可以通過我們最終小的單原子高通道。”

“質子是例外,質子在水中作為真正的亞原子粒子傳播,而不是將離子裝在直徑幾埃的相對較大的水合殼中。因此,我們的通道阻止了所有水合離子,但允許質子通過。”

由於這些毛細管的行為與天然蛋白質通道的行為相同,因此它們將幫助我們更好地理解離子和水在分子尺度上的行為。

安德烈·吉姆爵士說:

“例如,它變得牢固地分層,具有不同的結構,並表現出完全不同的介電性能。”

根據曼徹斯特大學的說法:“曼徹斯特大學對石墨烯的隔離導致發現了整個2D材料家族,包括六方氮化硼和二硫化鉬。可以將它們與石墨烯結合使用,以創建新的“設計器材料”,以生產最初僅限於科幻小說的應用程序。”圖片:曼徹斯特大學)

關於石墨烯

石墨烯是我們所知的最輕,最薄和最堅固的材料。它比我們最堅固的鋼材強200倍以上。

石墨烯還是地球上熱和電的最佳導體。它是按六邊形格子圖案排列的單層純碳。

根據科學家的說法,石墨烯是如此之薄以至於被認為是二維的。

引文

“完全的空間排他性simpleplay電子老虎機離子的擴散和質子通過封閉的單層水的傳輸,” K.Gopinad:han,S.Hu,一種.Esfand:iar,M.Lozad:a-Hid:algo,F.C.Wang,Q.Yang,一種.V.Tyurnina,一種.Keerthi,B.Rad:ha,一種.K.Geim。 科學,2019年1月11日:145-148。 DOI:10.1126 / science.aau67;7;1。

視頻–石墨烯