纳米通道物质输运与筛选的微观力学机理研究

基本信息
批准号:11772319
项目类别:面上项目
资助金额:90.00
负责人:王奉超
学科分类:
依托单位:中国科学技术大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:李英琪,王丽雅,余炎子,范竞存,余昊
关键词:
限域效应界面效应分子动力学纳米器件制备分子间力
结项摘要

The transport and sieving of substance through nanochannels not only has extremely important basic scientific significance, but also has a wide application in the fields of biological bionic, desalination, green energy and so on. Our previous work has achieved the fabrication of nanochannels with smooth walls and precise size control, which provides new platforms and research ideas for the investigations on the nanoscale mass transport. This project closely grasps the international and domestic scientific frontier, and is combined with our research accumulation over the years in the field of micro/nano mechanics of solid/liquid interfaces. This project focuses on the transport and sieving through nanochannels. Two core problems are chosen to be studied using a combined method of both experiments and molecular dynamics simulations: the driving effect of the disjoining pressure on substance transport in nanochannels and the dependence of boundary slip of nanoflows on the solid/liquid interactions and surface charges. This project aims at establishing theoretical models for nanoflows and ion sieving. We will try to achieve a number of important innovative research results with international impacts, in the topics of underlying mechanisms of surface/interface effect and confinement effect of micro/nano scale solid/liquid interface dynamics. The outputs of this project are supposed to promote the leapfrog development of mechanics and especially micro/nano mechanics.

纳米通道内物质输运与筛选不仅具有极其重要的基础科学意义,而且在生物仿生、海水淡化、绿色能源等领域具有广泛的潜在应用。申请人前期研究工作实现了壁面光滑且尺寸精确可控的纳米通道的加工制备,这为纳米尺度物质输运机理提供了新的平台和研究思路。本项目申请密切把握国内外科学前沿研究动态,结合申请人及其研究团队多年来在固液界面微纳米力学领域的研究积累,围绕纳米通道内的物质输运与筛选,通过实验和分子动力学模拟相结合的研究手段,拟重点研究“分离压力对纳米通道内物质输运的驱动效应”及“固液相互作用及壁面电荷对纳米流动边界滑移的影响”等关键科学问题,并给出描述纳米流动行为及离子筛选过程的力学模型。以期在微纳米尺度固液界面动力学行为的表界面效应及限域效应的内在机理方面继续取得若干具有重要国际影响的创新研究成果,从而为推动力学特别是微纳米力学学科的跨越发展做出积极的贡献。

项目摘要

纳米通道内物质输运与筛选不仅具有极其重要的基础科学意义,而且在生物仿生、海水淡化、绿色能源等领域具有广泛的潜在应用。本项目前期研究工作实现了壁面光滑且尺寸精确可控的纳米通道的加工制备,这为纳米尺度物质输运机理提供了新的平台和研究思路。本项目密切把握国内外科学前沿研究动态,结合研究团队多年来在固液界面微纳米力学领域的研究积累,围绕纳米通道内的物质输运与筛选,通过实验和分子动力学模拟相结合的研究手段,重点研究了“分离压力对纳米通道内物质输运的驱动效应”及“固液相互作用及壁面电荷对纳米流动边界滑移的影响”等关键科学问题,并给出了描述纳米流动行为及离子筛选过程的力学模型。在本项目的资助下,经过研究团队四年多来的勤奋探索和研究,已经发表相关SCI论文16篇,其中JCR二区及以上文章15篇,包括Nature,Physical Review Letters,Physics of Fluids,Nanoscale,Journal of Colloid and Interface Science,Carbon,ACS Applied Materials & Interfaces,Applied Surface Science等;培养博士研究生3人。圆满完成本项目的既定目标。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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