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研究人员开发出2纳米尺寸的人工流体纳米通道

Published on December 15, 2010 at 1:03 AM

他们说,它的小事情,计数,并肯定成立跨膜蛋白的渠道,这是小到足以允许一定规模的离子或分子通过,同时保持较大的物体。

人工模拟流体纳米通道的跨膜蛋白的功能是如获至宝了多项先进技术。但是,它已经很难做出这种规模的个体的人工渠道 - 直到现在。

王传华段是一个成功的伯克利实验室的努力制造纳米通道,测量只有两个纳米大小,使用标准的半导体制造工艺的一部分。

与能源美国能源部(DOE)的劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)的研究人员已经能够制造纳米通道,只有两纳米(纳米)的大小,使用标准的半导体制造工艺。他们已经使用过这些纳米通道,发现通道流体力学小批量大小渠道不仅显著不同,但即使从渠道,仅仅是10纳米的大小。

“我们能来研究我们的2 - nm的纳米通道测量时间和浓度的离子电导依赖的时候,离子转运,”说阿伦马宗达,能源部的高级研究项目署主任 - 能源(ARPA - E),领导这项研究的而仍然在伯克利实验室的科学家。 “我们观察到的质子在我们密闭的水合渠道离子迁移率要高得多 - 一个较大的纳米通道(10至100纳米)的增加了四倍,比这增强质子运输可以解释的跨膜质子的高吞吐量渠道。“

马宗达是王传华段,马宗达在加州大学(UC)伯克利分校的研究小组成员,对这项工作的文件,这是在“自然”杂志Nanotechnlogy公布的合著者。本文的标题是“2纳米的亲水性纳米通道中离子转运异常。”

在他们的文章中,马宗达,段描述了高精度离子蚀刻到一个特定的大小和几何形状的通道上硅玻璃模具制造技术与阳极键合相结合。为了防止从倒塌下的阳极键合过程中的强静电势力的通道,厚(500 nm)的氧化层沉积到玻璃基板。

段说:“”这种沉积步骤和下面的粘接步骤保证成功的渠道密封,没有倒塌。 “我们还必须选择合适的温度,电压和时间内,以确保完美接合,我比较烹调牛排的过程,你需要选择合适的调味料,以及合适的时间和温度。沉积的氧化层我们调味是正确的。“

跨膜蛋白的纳米尺寸的渠道控制的外部和内部的墙壁,这反过来,许多维持细胞的生物过程是至关重要的一个生物细胞,分子离子和跨流动的关键。其生物一样,流体纳米通道可以发挥关键作用,在未来的燃料电池和蓄电池。

“增强的离子传输,提高了功率密度和燃料电池和电池组的实际能量密度,”段说。 “虽然在燃料电池和电池的理论能量密度是积极的电化学材料决定,实际的能量密度总是因为内部能量损失和非活动组件的用法低得多。增强的离子传输可以减少在燃料电池内部电阻和电池,这将减少内部能量损失和增加的实际能量密度。“

段和马宗达的研究结果表明,离子传输可以在2纳米的亲水性纳米结构的显著提高,因为其几何接产和高表面电荷密度。作为一个例子,段举分离器,组件之间防止身体接触电极,而自由离子运输在电池和燃料电池的阴极和阳极之间放置的。

“段说,”目前的分离器大多是一种聚合物膜或无纺布垫组成的微孔层。 “无机膜嵌入2纳米的亲水性纳米通道阵列可以用来取代目前的分离器和提高实际功率和能量密度。”

Last Update: 14. November 2011 03:43

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