Fluctuation-induced quantum friction in nanoscale water flows

碳纳米管 石墨烯 量子 物理 石墨 化学物理 凝聚态物理 分子动力学 材料科学 纳米技术 化学 复合材料 计算化学 量子力学
作者
Nikita Kavokine,Marie‐Laure Bocquet,Lydéric Bocquet
出处
期刊:Nature [Nature Portfolio]
卷期号:602 (7895): 84-90 被引量:188
标识
DOI:10.1038/s41586-021-04284-7
摘要

The flow of water in carbon nanochannels has defied understanding thus far1, with accumulating experimental evidence for ultra-low friction, exceptionally high water flow rates and curvature-dependent hydrodynamic slippage2-5. In particular, the mechanism of water-carbon friction remains unknown6, with neither current theories7 nor classical8,9 or ab initio molecular dynamics simulations10 providing satisfactory rationalization for its singular behaviour. Here we develop a quantum theory of the solid-liquid interface, which reveals a new contribution to friction, due to the coupling of charge fluctuations in the liquid to electronic excitations in the solid. We expect that this quantum friction, which is absent in Born-Oppenheimer molecular dynamics, is the dominant friction mechanism for water on carbon-based materials. As a key result, we demonstrate a marked difference in quantum friction between the water-graphene and water-graphite interface, due to the coupling of water Debye collective modes with a thermally excited plasmon specific to graphite. This suggests an explanation for the radius-dependent slippage of water in carbon nanotubes4, in terms of the electronic excitations of the nanotubes. Our findings open the way for quantum engineering of hydrodynamic flows through the electronic properties of the confining wall.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

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
einspringen发布了新的文献求助10
刚刚
Akim应助闫111采纳,获得10
刚刚
刚刚
mc完成签到,获得积分10
1秒前
桃子完成签到,获得积分10
1秒前
Ruuo616完成签到 ,获得积分10
1秒前
wuyi完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
小研究牲完成签到,获得积分10
4秒前
小白科研完成签到 ,获得积分10
4秒前
5秒前
5秒前
羽茗发布了新的文献求助30
6秒前
苗条的以丹完成签到,获得积分10
6秒前
dongyu发布了新的文献求助10
7秒前
合适的自行车完成签到 ,获得积分10
7秒前
标致水之完成签到,获得积分10
7秒前
9秒前
和谐的蜡烛完成签到,获得积分10
9秒前
海底烤鱼饭完成签到,获得积分10
9秒前
小狗不爱睡懒觉完成签到,获得积分10
10秒前
cici发布了新的文献求助10
10秒前
无事小神仙完成签到 ,获得积分10
11秒前
科目三应助圈儿采纳,获得10
11秒前
圈儿多尼完成签到,获得积分10
12秒前
挣钱养狗完成签到 ,获得积分10
14秒前
WZH完成签到,获得积分10
14秒前
温柔梦易完成签到,获得积分10
15秒前
李健应助rowam采纳,获得10
15秒前
亦安完成签到,获得积分10
16秒前
汉堡包应助小宋采纳,获得30
16秒前
羽茗完成签到,获得积分20
17秒前
冷静火龙果完成签到,获得积分10
18秒前
无极微光应助科研通管家采纳,获得20
18秒前
dew应助科研通管家采纳,获得10
18秒前
十大应助科研通管家采纳,获得10
18秒前
iNk应助科研通管家采纳,获得10
18秒前
隐形曼青应助科研通管家采纳,获得10
19秒前
善良烨霖应助科研通管家采纳,获得10
19秒前
19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
AnnualResearch andConsultation Report of Panorama survey and Investment strategy onChinaIndustry 1000
卤化钙钛矿人工突触的研究 1000
Continuing Syntax 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
2026 Hospital Accreditation Standards 500
脑电大模型与情感脑机接口研究--郑伟龙 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6272900
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8092372
关于积分的说明 16914683
捐赠科研通 5343303
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2841331
邀请新用户注册赠送积分活动 1818582
关于科研通互助平台的介绍 1675971