大家对传统的“一维纳米流体”可能是有所了解的,那什么是“二维纳米流体通道”呢?二维纳米流体通道的定义人们对于二维材料的相关研究,在很大程度上扩展和加深了合成材料中有关生物激发纳米流体离子传输的研究领域,这被特定称之为“二维纳米流体通道”。
二维纳米流体通道的独特功能我们通过一个简单的过滤过程,利用原子级那样厚度的二维纳米结构单元,可以组装合成具有密集填充的亚纳米高度层状流体通道的珍珠质状层状结构,相比较传统的一维纳米流体装置和材料而言,二维材料的纳米流体系统制造是非常简单的,也是非常高效和可扩展的,除此以外,二维纳米流体通道系统中的流体和离子传输能够表现出惊人的高速度,同时保持精确的选择性,由于这些独特的功能,使二维纳米流体通道材料能够在仿生离子传输,膜分离过程中进行能量转换和储存。
二维纳米流体通道系统研究现状到目前为止,二维纳米流体通道系统中,对于不对称离子传输特性的研究还处于起步阶段,近年来引发了众多相关研究者的浓厚兴趣。
GOM基二维纳米流体通道器件制备与特征科学工作者郭维等发现氧化石墨烯膜(GOM)的面内不对称性,这对于产生水平离子传输的光电驱动力非常重要,我们建立了一个改进的载流子扩散模型,发现在膜边界处具有增强的载流子复合率,以此用来解释对称光照下的光动力离子传输现象,我们证明了利用折纸技术打破输运方向的几何对称性,可以在全区域光照下,实现在二维纳米流体通道系统中启动定向离子输运,离子光电流的方向是由膜边缘的相对长度来决定,而光电驱动力的大小与GOMs的面内不对称程度是呈正相关的。基于修正的载流子扩散模型,我们发现光电驱动力来源于膜边界处载流子复合速率的提高,当单层石墨烯的形状不对称时,窄边和宽边之间的光致电位差可以驱动离子物种的跨膜传输,这种驱动机制突破了特定位置或非均匀光照的限制,以上这些研究发现,可以进一步应用于具有可控离子输运方向的可伸缩纳米流体电路中,基于折纸技术的平面内,二维纳米流体通道系统可通过二维或三位打印技术进一步升级,用来形成更复杂的光收集纳米流体电路。
由此可以看出,对于二维纳米流体通道系统的研究,是十分重要和有价值的,这项研究终将造福于人类社会。