nanopores ที่เล็กที่สุดเหล่านี้เรียกว่า nanopores หลักเดียว (SDNs) มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางน้อยกว่า 10 นาโนเมตรและเพิ่งใช้ในการทดลองเพื่อการวัดการขนส่งที่แม่นยำ
ทีมนักวิทยาศาสตร์และเพื่อนร่วมงานของ Lawrence Livermore (LLNL) นักวิทยาศาสตร์และเพื่อนร่วมงานจากเจ็ดสถาบันอื่น ๆ นำโดยสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) ได้ทบทวนการทดลอง SDN ล่าสุดและระบุช่องว่างที่สำคัญในการทำความเข้าใจอุทกพลศาสตร์นาโน .
ทีมกล่าวว่าการทำความเข้าใจการขนส่งที่ระดับนาโนสามารถนำไปสู่เทคโนโลยีที่เป็นนวัตกรรมเช่นเยื่อหุ้มใหม่สำหรับการทำให้บริสุทธิ์น้ำวัสดุที่สามารถซึมผ่านก๊าซใหม่และอุปกรณ์จัดเก็บพลังงานได้
“ ถ้าเราสามารถเติมเต็มช่องว่างเหล่านี้เราสามารถค้นพบกลไกใหม่ของการขนส่งระดับโมเลกุลและไอออนิกที่ระดับนาโนที่อาจนำไปใช้กับโฮสต์ของเทคโนโลยีใหม่” Tuan Anh Pham นักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุ LLNL กล่าว ของเคมีกายภาพ
SDNs สามารถปรับให้เข้ากับการกรองไอออนได้อย่างชัดเจนจากน้ำทะเลและทำหน้าที่เป็นเยื่อหุ้มเซลล์น้ำทะเล di ff erentiate ระหว่างขั้วโลกและ nonpolar fl uids; เพิ่มการขนส่งโปรตอนในการใช้งานเซลล์เชื้อเพลิง และผลิตกระแสไฟฟ้าจากการเก็บเกี่ยวพลังงานออสโมติก
“ ความเข้าใจที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นเกี่ยวกับการขนส่งทางน้ำผ่าน SDNs อาจช่วยให้เราสามารถสร้างอะนาล็อกสังเคราะห์ที่มีประสิทธิภาพของโปรตีน transmembrane เช่น aquaporins สำหรับการใช้งานการบำบัดน้ำ” นักวิทยาศาสตร์วัสดุ LLNL Aleksandr Noy กล่าวอีกคนหนึ่งของบทความกล่าว
ทีมวิเคราะห์ช่องว่างความรู้เจ็ดประการในการทำความเข้าใจพฤติกรรมระดับนาโน ตัวอย่างเช่นนักวิทยาศาสตร์ได้เห็นการเพิ่มประสิทธิภาพการไหลแบบลื่นในนาโนซึ่ง nanopores ที่แคบที่สุดแสดงให้เห็นถึงอัตราการขนส่งมวลสูงสุด ช่องว่างความรู้ที่โดดเด่นอื่น ๆ ได้แก่ ขอบเขตเฟสของเหลวใน SDNs ที่บิดเบี้ยวเมื่อเทียบกับของเหลวจำนวนมากและผลกระทบที่ไม่เชิงเส้น, ความสัมพันธ์ในการขนส่งไอออนผ่าน SDNs ที่ไม่พบในเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่
"เราคาดหวังว่าการศึกษาการขนส่งระดับโมเลกุลและไอออนิกภายใต้การปรับระดับสูงจะทดสอบขีด จำกัด ของกลไกขนาดใหญ่ที่ให้โอกาสในการสำรวจเทคนิคการสังเคราะห์และสเปกโทรสโกปีใหม่และแจ้งความเข้าใจในการขนส่งของเราที่อินเทอร์เฟซโมเลกุล" ผู้อำนวยการด้านวิทยาศาสตร์ที่ได้รับการสนับสนุนและผู้ร่วมเขียนบทวิจารณ์