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机械活化的离子迁移穿过个位数碳纳米管

信息来源:星火计划 发布时间:【2020-08-16 】 点击次数:
纳米流体是研究纳米级流动的领域,近年来取得了长足的进步。由于新材料的发展,特别是纳米管和二维材料的发展,该领域正在蓬勃发展,这使得可以制造可控的纳米流体器件,以研究最小尺寸的纳米流体特性。
 
然而,尽管在人工纳米通道中报道了许多新的行为,但它们离生物机器令人印象深刻的复杂性还很远。大自然以很小的规模和非常有效的方式用离子和流体做许多精美的事情:例如,可以引用激活的运输,离子泵送,信息存储等。从其中一些功能中获得启发,以人工方式复制它们设备将是发展离子电子学的巨大飞跃。
 
许多生物装置在各种刺激下均表现出激活的反应,其中一种行为是涉及例如触摸感应或耳毛细胞的机械传导通道。在本文中,我们显示了半径为2nm的细小的(单位数)碳纳米管确实表现出机械敏感的响应,并且与它们的生物学对应物非常相似,而CNT的电导率显示为对所施加压力的强烈和二次依赖。
 
我们甚至可以通过对压力依赖性电导的分析预测从理论上合理化这种行为。顺便说一句,这表明机械敏感响应源于最小尺寸的碳纳米管表现出的超低摩擦。这证明了碳纳米管材料作为水和离子转运蛋白的独特性。我们在这里利用其独特的性质来诱导非线性刺激运输。
 
这种现象为将来开发高级离子电子功能开辟了新的可能性。所证明的行为是构建集成纳米流体系统的先决条件,而这种对机械敏感的响应是在受生物系统启发的纳米尺度上发展触摸和感测的基础。
 

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