科學家發現了‘水滴’本質背後的一個“出乎意料”的公式
科學家們發現了一個出人意料的簡單公式，它支配著物理學中一個看似最不可知的極限：確定水滴在爆炸前能承受多大的電場。幾十年來，物理學家們一直在研究這種無限小...
科學家們創造出可以非常有效地過濾水的微細碳納米管，有一天可以幫助海水變成可飲用的水。若其實現規模性部署，那麼包括中國在內的缺水國或將再也不用擔心缺水問題。
根據發佈在《科學》雜誌上的一項論文，這種用於淡化海水的碳納米管與人體細胞中某些蛋白質類似，但效率是後者的7倍以上。儘管目前的碳納米管還無法過濾如海水般複雜的鹹水，但是科學家表示，他們已經成功淡化了類似的鹹水。研究者表示，下一步他們將提高碳納米管能夠承受的壓力，使其能夠高效地過濾海水。
加州大學梅賽德斯分校副教授兼副教授Aleksandr Noy說：“碳納米管的靈感來源與人體內遍佈的水通道蛋白，這些蛋白用於過濾不需要的離子並轉移輸送水，以保證細胞內部的穩定環境。”而水通道蛋白的直徑僅有0.3納米，能夠創造出一個僅供水分子通過的特快通道。“真的小到不可思議卻又妙到不可思議，”Noy說，“是什麼賦予它過濾的能力令我非常感興趣。”
不過加州大學爾灣分校物理學教授Zuzanna Siwy說：“生物中的水通道蛋白很難運用到工業生產中，因為其本身非常脆弱，且外部不具有細胞內部的蛋白質生產機制。”因此研究人員決定利用碳納米管技術，仿造一個“水特快通道”。這些碳納米管的寬度達到0.8納米，能夠將水分子排成一條線通過，且過濾速度是原始蛋白的7倍以上。“不過不要高興的太早”，Noy表示，“根據我的經驗，任何時候自然都不是那麼容易被擊敗的。”
水通道之所以比較慢，是因為它能夠過濾掉所有離子，包括最小的質子。因此，水分子必須在水通道中翻轉180°，水分子的碰撞減慢了其通過速度。Noy表示：“碳納米管不會過濾質子，因此能夠更高效地進行過濾，這就是我們能擊敗蛋白質的原因。”
儘管無法過濾掉質子，但只需要將過濾出的水再經過一道人工膜的處理即可完全被淡化成淡水。由於碳納米管極強的可靠性與高效性，其的大規模使用能夠顯著降低淡化海水的成本。
模擬通過碳納米管的水分子。
“為了做到這點，我們必須強化碳納米管，使其足以抵抗更強的衝擊，”Noy說，“而且還需要進一步的測試，以保證脫鹽工作能萬無一失，事實上我們離真正的工業使用水平還差得遠，不過我們有信心能夠做到。”
對於Siwy來說，研究還表明總有改進的餘地。“其他科學家已經創造了碳納米管來過濾水，但是那些更大，不能像水通道蛋白一樣快地輸送水。”Siwy表示。
但是，今天研究中描述的納米管與自然本身是對立的。她說：“看起來科學想象力不應該有任何限制，”我們應該儘可能高的夢想，因為我們總能做得更好。“
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