Anomalous water transport in narrow-diameter carbon nanotubes

碳纳米管 水运 材料科学 水流 化学物理 分子动力学 石墨烯 纳米孔 纳米技术 扩散 纳米流体学 体积流量 质子输运 阀体孔板 化学工程 膜 化学 热力学 计算化学 环境工程 物理 工程类 生物化学 生物 生态学
作者
Zhengyi Wan,Yurui Gao,Xiangyu Chen,Xiao Cheng Zeng,Joseph S. Francisco,Chongqin Zhu
出处
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [National Academy of Sciences]
卷期号:119 (39): e2211348119-e2211348119 被引量:35
标识
DOI:10.1073/pnas.2211348119
摘要

Carbon nanotubes (CNTs) mimicking the structure of aquaporins support fast water transport, making them strong candidates for building next-generation high-performance membranes for water treatment. The diffusion and transport behavior of water through CNTs or nanoporous graphene can be fundamentally different from those of bulk water through a macroscopic tube. To date, the nanotube-length–dependent physical transport behavior of water is still largely unexplored. Herein, on the basis of molecular dynamics simulations, we show that the flow rate of water through 0.83-nm-diameter (6,6) and 0.96-nm-diameter (7,7) CNTs exhibits anomalous transport behavior, whereby the flow rate increases markedly first and then either slowly decreases or changes slightly as the CNT length l increases. The critical range of l for the flow-rate transition is 0.37 to 0.5 nm. This anomalous water transport behavior is attributed to the l -dependent mechanical stability of the transient hydrogen-bonding chain that connects water molecules inside and outside the CNTs and bypasses the CNT orifice. The results unveil a microscopic mechanism governing water transport through subnanometer tubes, which has important implications for nanofluidic manipulation.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
乐乐的应助被乐观期待采纳,获得10
刚刚
liubo完成签到,获得积分10
1秒前
研友_LX66qZ发布了新的文献求助10
1秒前
明理鸵鸟完成签到,获得积分20
1秒前
wm看文献发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
传奇3的应助被墨客采纳,获得10
2秒前
coolplex完成签到,获得积分10
3秒前
X_yyy完成签到 ,获得积分10
4秒前
mid发布了新的文献求助10
4秒前
月落星沉完成签到 ,获得积分10
4秒前
踏实夜雪发布了新的文献求助10
5秒前
坚果完成签到,获得积分10
6秒前
艾利威尔完成签到,获得积分10
6秒前
Quirinus发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
8秒前
QH完成签到 ,获得积分10
9秒前
JamesPei的应助被Cc采纳,获得10
9秒前
SUN完成签到,获得积分10
9秒前
木子鱼糕发布了新的文献求助10
9秒前
chen完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
susu完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
Tian完成签到,获得积分10
11秒前
明理鸵鸟发布了新的文献求助10
13秒前
多喜乐发布了新的文献求助10
13秒前
14秒前
14秒前
14秒前
大个的应助被坚果采纳,获得10
14秒前
zzfq完成签到,获得积分10
15秒前
15秒前
宋娜发布了新的文献求助10
16秒前
雪山飞龙发布了新的文献求助10
16秒前
彭于晏的应助被科研小辉采纳,获得10
16秒前
AAA发布了新的文献求助10
17秒前
zjj发布了新的文献求助10
17秒前
科研通AI6.4的应助被gshsj采纳,获得10
17秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 1000
Электротехническая система магнитожидкостной герметизации валов регулируемых электродвигателей 800
Guidelines for fracture-safe and fatigue-reliable design of steel structures 600
The Basics of Practical Optimization, Second Edition 600
Problems and Solutions for Integer and Combinatorial Optimization: Building Skills in Discrete Optimization 600
Organizational Behavior 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7984462
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9444203
关于积分的说明 21089782
捐赠科研通 7559057
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3376858
关于科研通互助平台的介绍 2510820
邀请新用户注册赠送积分活动 2410081