最近,，世界首個(gè)納米尺度“小水泵”的設(shè)計(jì)在中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所誕生。這個(gè)“納米水泵”能驅(qū)趕水分子排成一串“單人”長(zhǎng)隊(duì),，源源不斷地飛快通過(guò)納米碳管“隧道”——這可能為人類(lèi)污水處理,、海水凈化找到更簡(jiǎn)捷易行的途徑,。論文刊登在最近出版的國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《自然·納米技術(shù)》上。        

    進(jìn)入納米世界,，想讓水往一定方向流,，就不像在河邊安個(gè)水泵抽水那么簡(jiǎn)單了?？茖W(xué)家一直想找到一種方法,，讓納米水泵也能像河邊的水泵那樣，一通電就能把水往一定地方送,。        
    水為何能有序地進(jìn)出細(xì)胞膜？生命體里的蛋白質(zhì)水通道,，給了上海應(yīng)用物理所方海平等研究人員別樣的靈感——一種蛋白質(zhì)用自己氨基酸殘基形成的微弱電極,，“牽引”水分子挨個(gè)進(jìn)入或退出細(xì)胞，井井有條,，絕不會(huì)發(fā)生出入混亂的隧道“踐踏”事件,。        

    借助于生物學(xué)的背景，論文第一作者,、上海應(yīng)用物理所在讀博士研究生弓曉晶在導(dǎo)師的指導(dǎo)下,，將蛋白質(zhì)上的微弱電極“仿真”到納米碳管的模型上，讓水分子在電場(chǎng)的牽引下,，列隊(duì)通過(guò)細(xì)小到僅容單個(gè)水分子通過(guò)的納米碳管,。        

   令科學(xué)家感到意外的是，在納米尺度下,，水分子排隊(duì)過(guò)“隧道”的速度異常迅速——幾乎是從經(jīng)典流體力學(xué)估算出的流速的一萬(wàn)到十萬(wàn)倍,。美國(guó)肯塔基大學(xué)化學(xué)材料工程系布魯斯·J·辛茨教授在雜志的特約評(píng)論中對(duì)“納米水泵”的應(yīng)用前景給予了高度評(píng)價(jià)：“分子動(dòng)力學(xué)模擬揭示，這個(gè)納米泵的新概念可以在嵌在高分子基質(zhì)中的大面積碳管膜中得到驗(yàn)證,。有了這一平臺(tái),，與細(xì)胞內(nèi)控制化學(xué)輸運(yùn)的相似機(jī)制將會(huì)應(yīng)用到更大的人造薄膜上。這對(duì)宏觀尺度下的化學(xué)分離,、水的凈化,、傳感檢測(cè)以及藥物輸運(yùn)有著重要的應(yīng)用。”