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  近日，中國科學技術大學中國科學院材料力學行為和設計重點實驗室的研究團隊與諾貝爾物理獎得主、英國曼徹斯特大學Andre Geim教授研究團隊合作，在石墨烯納米通道水輸運方面取得了重要研究進展。該成果以“Molecular transport through capillaries made with atomic-scale precision”為題發表在10月13日出版的國際權威學術期刊Nature上，王奉超特任副研究員是該文共同通訊作者。

  眾所周知，石墨烯是由碳原子構成的只有一層原子厚度的二維晶體。石墨烯不僅是一種最薄的材料，而且表面十分光滑。利用石墨烯的這一特點，研究人員提出了一種構筑納米通道的新方法，該通道的尺寸調整精度可以控制在0.34納米，這是迄今為止實驗室內能制備的最小尺寸的納米通道。


  納米尺度下的物質輸運一直是當今實驗和理論研究的焦點之一，尤其是當通道尺寸小至分子級別時，通道的表面性質及固液界面相互作用會對物質輸運起決定性作用。研究結果表明，水在該納米通道中以一種近似無摩擦的狀態高速運動，然而該通道中的流動細節和機理用目前的實驗手段難以表征和分析。中國科大研究團隊在該項工作中的核心貢獻是：采用理論分析和分子模擬研究了納米通道中的水傳輸機理，研究發現分子尺度下固液界面作用將增大水傳輸的驅動力，從而大大提高了水的輸運效率，使得納米尺度下的流體輸運表現出跟宏觀尺度截然不同的尺寸效應。該研究揭示了固液界面相互作用對納米流動行為具有決定性影響。

  利用石墨烯等二維材料精確構筑的納米通道，為納米尺度物質輸運提供了新的平臺和思路。該研究不僅對納米尺度下流體輸運機理的理解和認知產生重大影響，而且能夠為新型納米流體器件的設計和開發提供重要參考意義�；谠摷{米通道的設計方案制備的納米器件，將進一步強化石墨烯等二維材料在過濾、篩選、海水淡化及氣體分離等方面的應用。

  附論文鏈接：http://www.nature.com/nature/journal/v538/n7624/full/nature19363.html