分子从金属碳纳米管中获得动力

劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）的一个团队发现，纯金属碳纳米管最擅长传输分子

分子分离在现代技术中扮演着越来越重要的角色，从海水淡化到收集关键材料，再到高价值化学品和药品制造。

为了增强水和质子的传输，LLNL的科学家发现，金属碳纳米管中小于1纳米的内孔比传统的半导体碳纳米管更擅长传输材料

“这些结果强调了纳米流体通道的电子特性在极端纳米尺度限制下调节传输的复杂作用，”LLNL科学家Alex Noy说，他是《自然材料》杂志封面上一篇论文的主要作者

随着这些技术变得更加复杂和精细，它们的效率接近了为其提供动力的材料平台的局限性。例如，在传统分离中发挥重要作用的聚合物膜的性能有限，这表明进一步提高精度分离意味着转向提供可控均匀孔径和结构的材料平台

在这项新研究中，研究小组分析了金属和超导纳米管，以确定哪种材料更擅长传输分子，并发现纯金属碳纳米管效果最好

“合成通道和纳米流体通道为传统聚合物纳米孔提供了令人信服的替代方案，”LLNL科学家、该论文的共同第一作者Yuhao Li说

“在许多情况下，它们会产生强烈的空间限制，让人联想到生物膜通道，并可以利用它们的一些精细的选择性机制，”另一位共同第一作者、LLNL博士后研究员李忠武补充道。

碳纳米管孔具有光滑的疏水壁，能够非常快速地传输水和气体，并具有很强的离子选择性。显示这些结果的研究和其他研究提出了通道壁的电子特性与其传输效率之间存在密切联系的可能性

其他LLNL作者包括Jobaer Abdullah和Ted Laurence，以及来自麻省理工学院、德克萨斯大学奥斯汀分校和国家标准与技术研究所的研究人员 More information: Yuhao Li et al, Molecular transport enhancement in pure metallic carbon nanotube porins, Nature Materials (2024). DOI: 10.1038/s41563-024-01925-w

Journal information: Nature Materials