Critical Knowledge Gaps in Mass Transport through Single-Digit Nanopores: A Review and Perspective

纳米孔 纳米技术 纳米 纳米尺度 材料科学 透视图(图形) 化学物理 化学 工程物理 计算机科学 物理 复合材料 人工智能
作者
Samuel Faucher,N. R. Aluru,Martin Z. Bazant,Daniel Blankschtein,Alexandra H. Brozena,John Cumings,J. Pedro de Souza,Menachem Elimelech,Razi Epsztein,John T. Fourkas,Ananth Govind Rajan,Heather J. Kulik,A. Levy,Arun Majumdar,Charles R. Martin,Michael McEldrew,Rahul Prasanna Misra,Aleksandr Noy,Tuan Anh Pham,Mark Reed,Eric Schwegler,Zuzanna S. Siwy,YuHuang Wang,Michael S. Strano
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry C [American Chemical Society]
卷期号:123 (35): 21309-21326 被引量:243
标识
DOI:10.1021/acs.jpcc.9b02178
摘要

Not all nanopores are created equal.By definition, nanopores have characteristic diameters or conduit widths between ∼1 and 100 nm.However, the narrowest of such pores, perhaps best called Single Digit Nanopores (SDNs) and defined as those with regular diameters less than 10 nm, have only recently been accessible experimentally for precision transport measurements.This Review summarizes recent experiments on pores in this size range that yield surprising results, pointing toward extraordinary transport efficiencies and selectivities for SDN systems.These studies have identified critical gaps in our understanding of nanoscale hydrodynamics, molecular sieving, fluidic structure, and thermodynamics.These knowledge gaps are, in turn, an opportunity to discover and understand fundamentally new mechanisms of molecular and ionic transport at the nanometer scale that may inspire a host of new technologies, from novel membranes for separations and water purification to new gas-permeable materials and energy storage devices.Here we highlight seven critical knowledge gaps in the study of SDNs and identify the need for new approaches to address these topics.

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