Фононам знайшлося застосування в опрісненні води

Міжнародний колектив вчених виявив, що теплові коливання вуглецевих нанотрубок можуть істотно змінювати характер того, як через них протікає вода. Новий ефект може призводити до чотириразового посилення самодиффузії молекул води в наноканалах, що дозволить вирішити ряд проблем в дизайні нанофлюїдних пристроїв. Дослідження опубліковано в.


Автори проводили комп'ютерне моделювання течії води в двосторонніх вуглецевих нанотрубках за допомогою методу молекулярної динаміки. При цьому вимірювали тертя між рідкою фазою і внутрішніми стінками трубок. Виявилося, що воно періодично змінюється в часі з частотою, що відповідає деяким коливальним модам самої нанотрубки.


Подібна зв'язка призводила до того, що молекули води набували додаткової рушійної сили. У результаті їх коефіцієнт самодиффузії збільшувався аж до 400 відсотків від «нормального» значення. Це означає, що молекули води в такій системі проявляють набагато більшу власну рухливість, ніж раніше передбачала теорія. Це може призводити, наприклад, до різкого підвищення ефективності опріснення води, оскільки дифузія іонів солі буде проходити в кілька разів швидше, ніж у звичайних каналах.

Завдяки використанню краудсорсингової платформи World Community Grid для розподілених обчислень, вчені домоглися умов моделювання, порівнянних з експериментальними. Раніше ще нікому не вдавалося зробити цього для даної системи. На думку авторів, їх дослідження дозволяє глибше зрозуміти процеси, що протікають в нано-пристроях, що в результаті може призвести до нових технологій фільтрації, поділу або опріснення.

COM_SPPAGEBUILDER_NO_ITEMS_FOUND