元素百科为您介绍《自然》中科大在石墨烯纳米通道水输运研究取得突破。近日，中国科大中科院材料力学行为和设计重点实验室研究团队与诺贝尔物理学奖得主、英国曼彻斯特大学教授安德烈·海姆研究团队合作，在石墨烯纳米通道水输运方面取得重要研究进展。该成果已发表在《自然》上。 石墨烯纳米通道新方法据介绍，科研人员利用石墨烯薄的特点提出了一种构筑纳米通道的新方法，把大小不同的石墨烯堆垛起来，形成纳米量级的毛细管道，尺寸可控在0.34纳米，是目前实验室内能制备的最小尺寸的纳米通道。在该通道中，水以一种近似无摩擦的状态高速运动，但该通道中的流动细节和机理用目前的实验手段难以表征和分析。新型石墨烯纳米通道的传输机理中国科大研究团队采用理论分析和分子模拟方法，研究了纳米通道中的水传输机理，发现分子尺度下固液界面作用将增大水传输的驱动力，从而大大提高了水的输运效率，使得纳米尺度下的流体输运表现出跟宏观尺度截然不同的尺寸效应。该研究揭示了固液界面相互作用对纳米流动行为具有决定性影响。据中国科大特任副研究员王奉超介绍，该研究对新型纳米流体器件的设计和开发具有重要参考意义。基于该方法制备的纳米器件，有望进一步拓展石墨烯等二维材料在过滤、筛选、海水淡化和气体分离等方面的应用。

元素百科为您介绍《分析化学》在石墨烯纳米孔分离方面取得进展。石墨烯作为二维碳纳米材料，被广泛应用于能源电子、生物医药和化工材料等领域。目前，多位科学家根据理论计算预言石墨烯将有可能作为一种单原子层过滤膜用于海水淡化、污水处理、能源电池领域。 多孔石墨烯分离膜技术近日，中国科学院兰州化学物理研究所研究员邱洪灯带领的“百人计划”研究团队与中国科学院近代物理研究所、兰州大学等单位合作，利用重离子加速器辐照PET基单层石墨烯膜并结合化学蚀刻技术，成功制备出可用于水溶液中无机金属离子分离的多孔石墨烯分离膜，研究了电场、酸度及温度等因素对无机金属离子的选择性分离的影响，并结合密度泛函理论对分离过程进行模拟计算。研究表明，石墨烯纳米孔对金属离子的高选择性源于纳米孔周围的羧基带来的离子交换作用。该工作为多孔石墨烯分离膜的制备及石墨烯纳米孔的应用提供了新的思路。研究结果发表在美国《分析化学》杂志（AnalyticalChemistry,2016,DOI:10.1021/acs.analchem.6b02175）上。石墨烯纳米孔研究此外，研究人员还发现，石墨烯纳米孔对于一价碱金属离子的过滤顺序与这些金属离子通过细胞膜的顺序(Rb+>K+>Cs+>Na+>Li+)惊人地相似，这说明石墨烯纳米孔具有类似细胞膜钾离子通道的功能。同时，还发现石墨烯在高盐度和酸度的环境中可以自发卷曲为类细胞尺度、结构的单层胶囊或单壁纳米管，吸附磷脂的石墨烯则能形成类似细胞的双层结构胶囊，这种结构高度类似于现有细胞结构。进一步研究证实，石墨烯可优先吸附左旋氨基酸。更为重要的是通过计算表明，石墨烯卷曲成的纳米管具有类似核酸的阿尔法螺旋结构。根据这些研究推测，闪电高温形成的石墨烯落入原始高酸度高盐度的海洋中，自发卷曲为类细胞膜的结构，随后在选择性吸附米勒实验中形成的左旋氨基酸，促使了原始蛋白在石墨烯表面的合成。同时随着含磷化合物的出现，石墨烯进一步促使了核酸的形成，进而演化成为原始细胞。

元素百科为您介绍科学家利用生物DNA实现金纳米粒子的生长调控。一个跨国研究团队日前宣布,成功利用生物DNA片段实现了金纳米粒子的生长调控。研究人员表示,该成果通过单一步骤对纳米尺度的金属材料进行可自定义精确结构设计和制备,有望创造大量具有先进功能及充满结构艺术性的新型纳米材料。 生物DNA的应用该研究将生物DNA应用于没有生命的无机化学领域,通过对反应边界条件的控制,令DNA控制金原子沿特定方向结晶和生长。通过调整DNA分子的数量和形态,最终能获得具有不同形貌和结构的金纳米颗粒:一些特定数量的直线型DNA调控合成出具有特定分枝数量的星状纳米颗粒;一些原核细胞质粒DNA调控合成出水母形态的金纳米颗粒;另一些原核细胞中的质粒DNA则调控合成出金纳米花,花瓣长度小于100纳米,花茎直径5纳米。研究人员表示,这可能是目前世界上最小、也最有价值的金花。根据生物DNA属性制定不同需求定义金属纳米材料的结构意味着可以定义材料的属性。由此,人们获得了一种灵活的技术能力,能按照特定需求设计和制备金属纳米材料。在医学领域,不同分枝结构的星状纳米颗粒表面可以捕获人体血液中相应的致病抗原,由于不同纳米颗粒具有不同的光学吸收性能,其在光谱中显示为不同特征曲线,因此可以用它获得实时和多功能的医学光谱影像。旅韩中国学者马兴毅博士作为主要研究者之一,与韩国和美国的研究人员共同获得了该成果。