當(dāng)水進(jìn)入尺寸小于 10 納米的納米孔時(shí)，新的物理學(xué)現(xiàn)象就會(huì)出現(xiàn)：觀察到了冰的新階段，并測(cè)量了超快質(zhì)子傳輸。受限水在生物學(xué)中也發(fā)揮著作用，其中水通道蛋白穿過(guò)細(xì)胞膜，允許水和其他小分子通過(guò)納米級(jí)通道進(jìn)行特定傳輸。
然而，該領(lǐng)域缺乏對(duì)限制如何影響水在一維孔隙內(nèi)屏蔽電場(chǎng)的能力的基本理解。
為了解決這一難題，勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室 (LLNL) 的科學(xué)家和德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的一位合作者利用模擬來(lái)解釋受限水對(duì)外加電場(chǎng)的一級(jí)響應(yīng)。這項(xiàng)研究發(fā)表在《物理化學(xué)快報(bào)》的封面上。
作者發(fā)現(xiàn)，水屏蔽沿一維納米孔軸線施加的電場(chǎng)的能力有所提高。這種增強(qiáng)是由于在限制條件下，水偶極子相對(duì)于本體流體的排列范圍更長(zhǎng)，甚至導(dǎo)致在極端限制條件下形成奇異的水相(鐵電冰)。
“有必要了解密閉液體屏蔽電場(chǎng)的能力，以及這種能力與本體環(huán)境有何不同，”論文第一作者、LLNL 科學(xué)家 Marcos Calegari Andrade 說(shuō)道。“更好地了解密閉水的介電響應(yīng)不僅對(duì)推進(jìn)分離技術(shù)很重要，而且對(duì)其他新興應(yīng)用(如能量存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換)也很重要。”
小于 10 納米的納米孔已顯示出良好的離子選擇性，可用于從海水淡化到光化學(xué)水分解裝置等各種應(yīng)用。
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