近日，中國科大中科院材料力學(xué)行為和設(shè)計重點實驗室研究團隊與諾貝爾物理獎得主、英國曼徹斯特大學(xué)安德烈·海姆教授研究團隊合作，在石墨烯納米通道水輸運方面取得重要研究進(jìn)展，實驗制備出最小尺寸的納米通道，為新型納米流體器件的設(shè)計和開發(fā)提供了重要參考。

該成果發(fā)表在10月13日出版的國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》上。

石墨烯是由碳原子構(gòu)成的只有一層原子厚度的二維晶體，它不僅是一種最薄的材料，而且表面十分光滑。利用石墨烯的這一特點，研究人員提出了一種構(gòu)筑納米通道的新方法，把大小不同的石墨烯堆垛起來，形成尺寸在納米量級的毛細(xì)管道。這種超微小的毛細(xì)管道的尺寸調(diào)整精度可控制在0.34納米，是迄今為止實驗室內(nèi)能制備的最小尺寸的納米通道。

納米尺度下的物質(zhì)輸運一直是當(dāng)今實驗和理論研究的焦點之一，尤其是當(dāng)通道尺寸小至分子級別時，通道的表面性質(zhì)及石墨烯與水之間的固液界面相互作用會對物質(zhì)輸運起決定性作用。研究結(jié)果表明，在該納米通道中，水以一種近似無摩擦的狀態(tài)高速運動，但該通道中的流動細(xì)節(jié)和機理用目前的實驗手段難以表征和分析。

中國科大研究團隊采用理論分析和分子模擬方法，研究了納米通道中的水傳輸機理，發(fā)現(xiàn)分子尺度下固液界面作用將增大水傳輸?shù)尿?qū)動力，從而大大提高了水的輸運效率，使得納米尺度下的流體輸運表現(xiàn)出跟宏觀尺度截然不同的尺寸效應(yīng)。該研究揭示了固液界面相互作用對納米流動行為具有決定性影響。（劉標(biāo)）