密閉水帶電：研究揭示納米孔中水的介電響應(yīng)

當水進入尺寸小于 10 納米的納米孔時，新的物理學現(xiàn)象就會出現(xiàn)：觀察到了冰的新階段，并測量了超快質(zhì)子傳輸。受限水在生物學中也發(fā)揮著作用，其中水通道蛋白穿過細胞膜，允許水和其他小分子通過納米級通道進行特定傳輸。

然而，該領(lǐng)域缺乏對限制如何影響水在一維孔隙內(nèi)屏蔽電場的能力的基本理解。

為了解決這一難題，勞倫斯利弗莫爾國家實驗室 (LLNL) 的科學家和德克薩斯大學奧斯汀分校的一位合作者利用模擬來解釋受限水對外加電場的一級響應(yīng)。這項研究發(fā)表在《物理化學快報》的封面上。

作者發(fā)現(xiàn)，水屏蔽沿一維納米孔軸線施加的電場的能力有所提高。這種增強是由于在限制條件下，水偶極子相對于本體流體的排列范圍更長，甚至導致在極端限制條件下形成奇異的水相(鐵電冰)。

“有必要了解密閉液體屏蔽電場的能力，以及這種能力與本體環(huán)境有何不同，”論文第一作者、LLNL 科學家 Marcos Calegari Andrade 說道。“更好地了解密閉水的介電響應(yīng)不僅對推進分離技術(shù)很重要，而且對其他新興應(yīng)用(如能量存儲和轉(zhuǎn)換)也很重要。”

小于 10 納米的納米孔已顯示出良好的離子選擇性，可用于從海水淡化到光化學水分解裝置等各種應(yīng)用。

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