2024年11月29日
星期五
近日，安徽工程大学数理与金融学院章其林课题组在纳米水泵领域取得突破性进展，相关成果以“Ultrahigh-Flux Water Nanopumps Generated by Asymmetric Terahertz Absorption”为题发表在国际顶级期刊《Physical Review Letters》上，这也是安徽工程大学以第一单位发表在PRL上的研究成果。章其林副教授为论文第一作者，安工程材料科学与工程学院刘琪教授，北京大学常超研究员以及上海理工大学朱智副教授为共同通讯作者。
在纳米世界里，操控大规模水单向传输是一个巨大挑战，这是因为水分子是电中性且无磁矩，电场或磁场都无法驱动其单向流通。基于课题组前期研究成果[Phys. Rev. Lett. 110, 254501 (2013); Nanoscale 8, 1886 (2016); Phys. Rev. Fluids 7, 114202 (2022) ] 和生物主动输运机制的启示，在本研究中，团队成员通过模拟太赫兹频率的光辐照到左右不对称的二维纳米水通道上，发现特定频率的太赫兹辐照能诱导通道内受限水单向流通，其最大水通量能达到先进反渗透膜的1万倍左右。该工作开辟了太赫兹技术调控实现泵水通过纳米通道的新路径，首次提出“太赫兹光的不对称吸收引起能量流”这一光控水输运的物理机制。由于太赫兹波具有长程可控、高效无损和生物兼容等优点，该太赫兹供能的棘轮式分子泵机制不仅有望能应用在生物医学和过滤膜领域，帮助实现水和离子在生物/纳米通道中的高效精准输运, 同时也能进一步拓展太赫兹技术在过滤、脱盐、蒸发、能量转换和生物调控等领域的综合应用。研究工作得到了国家自然科学基金、安徽高校自然科学研究重点项目，以及芜湖市科技项目的资助。
系统科学学科和能量存储与转化学科是安徽工程大学近年来重点发展的两大新兴交叉学科，该成果是数理交叉融合在系统建模与调控，以及光能转化与应用方向取得的重大研究进展，标志着学校这两个学科团队的科研实力和国际影响力得到了显著提升，接近国际一流水准。
据悉，PRL (物理评论快报) 是美国物理学会主办的世界著名物理学顶级雷竞技tsyb斗鱼s8合作伙伴，致力于发表重要的、原创性强、具有广泛物理兴趣的研究成果，并对全球科学社群起着重要的引领作用，其ESI总引用排名长期位于物理学学科首位。
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