金属碳纳米管促进分子运动

劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的研究小组发现纯金属碳纳米管最适合传输分子。

分子分离在现代技术中发挥着越来越重要的作用，从海水淡化到关键材料的收集，再到高价值化学品和药品的制造。

为了增强水和质子的传输，劳伦斯利弗莫尔国家实验室的科学家发现，金属碳纳米管中小于一纳米的内孔比传统的半导体碳纳米管更适合传输材料。

“这些结果强调了纳米流体通道的电子特性在极端纳米级限制下调节传输的复杂作用，”LLNL 科学家 Alex Noy 说，他是《自然材料》封面论文的主要作者。

随着这些技术变得越来越复杂和精细，它们的效率也接近了为其提供动力的材料平台的极限。例如，在传统分离中发挥重要作用的聚合物膜的性能有限，这表明进一步提高分离精度意味着要转向提供可控均匀孔径和结构的材料平台。

在新的研究中，研究小组分析了金属和超导纳米管，以确定哪种材料更适合传输分子，结果发现纯金属碳纳米管效果最好。

“合成通道和纳米流体通道为传统聚合物纳米孔提供了引人注目的替代方案，”劳伦斯利弗莫尔国家实验室 (LLNL) 科学家、论文共同第一作者 Yuhao Li 表示。

“在许多情况下，它们会产生强大的空间限制，让人联想到生物膜通道，并可以利用它们的一些精妙的选择机制，”另一位共同第一作者、LLNL 博士后研究员 Zhongwu Li 补充道。

碳纳米管孔具有光滑的疏水壁，可实现极快的水和气体传输以及强大的离子选择性。显示这些结果的研究和其他研究提出了通道壁的电子特性与其传输效率之间存在密切联系的可能性。

其他 LLNL 作者包括 Jobaer Abdullah 和 Ted Laurence，以及来自麻省理工学院、德克萨斯大学奥斯汀分校和国家标准与技术研究所的研究人员。