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从碳管中流出清泉

2014-03-03石无鱼

大科技·百科新说 2014年2期

石无鱼

在中东某些国家,水比油贵早已不是什么新闻,这些国家尽管紧邻大海,其实并不缺水,但因为目前海水淡化的成本居高不下,才造成了这样的怪事。不过未来,一项新的纳米技术有望改变这一局面。在这一技术中,我们以前多次介绍过的老朋友——碳纳米管又将再一次大显身手。

早在上个世纪初生物学家就发现,在生物体的细胞膜上有一些细长的通道,控制着水分子在细胞膜上的出入。这些通道虽然结构精微,但本质上就是一些微小的管子,只是它们的直径非常小,大概只有零点几个纳米而已。

受此启发,一些科学家就设想,如果换成碳纳米管,会不会实现同样的功能呢?碳纳米管是1990年代发现的一种新材料,它是由一层或者几层碳原子格网卷成的圆筒状管道,其直径可达到几纳米。可惜目前实验上要制造直径零点几个纳米的碳纳米管还很困难,于是他们想到了用计算机模拟来进行实验,因为碳原子与水分子的作用科学家是清楚的,那是一种范德瓦尔斯力,而碳纳米管与水的作用无非是很多碳原子和很多水分子的相互作用之和而已,所以完全可以在计算机上进行模拟。

在模拟实验中,他们首先“制造”了一根直径只有0.8纳米的“碳纳米管”,然后让这根“管子”浸在虚拟的水中。研究人员惊讶地发现,竟然有一线“水流”进入到了“碳纳米管”里面。他们为什么惊讶呢?因为你要知道,碳纳米管的表面是厌水的(类似于不粘锅)。……

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