近日，我校數(shù)理與金融學(xué)院章其林課題組在納米水泵領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，相關(guān)成果以“Ultrahigh-Flux Water Nanopumps Generated by Asymmetric Terahertz Absorption”為題發(fā)表在國際頂級期刊《Physical Review Letters》上，這也是安徽工程大學(xué)以第一單位發(fā)表在PRL上的研究成果。章其林副教授為論文第一作者，我校材料科學(xué)與工程學(xué)院劉琪教授，北京大學(xué)常超研究員以及上海理工大學(xué)朱智副教授為共同通訊作者。
在納米世界里，操控大規(guī)模水單向傳輸是一個巨大挑戰(zhàn)，這是因?yàn)樗肿邮请娭行郧覠o磁矩，電場或磁場都無法驅(qū)動其單向流通。基于課題組前期研究成果 [Phys. Rev. Lett. 110, 254501 (2013);Nanoscale 8，1886(2016)；Phys.Rev.Fluids 7,114202(2022)] 和生物主動輸運(yùn)機(jī)制的啟示，在本研究中，團(tuán)隊(duì)成員通過模擬太赫茲頻率的光輻照到左右不對稱的二維納米水通道上，發(fā)現(xiàn)特定頻率的太赫茲輻照能誘導(dǎo)通道內(nèi)受限水單向流通，其最大水通量能達(dá)到先進(jìn)反滲透膜的1萬倍左右。該工作開辟了太赫茲技術(shù)調(diào)控實(shí)現(xiàn)泵水通過納米通道的新路徑，首次提出“太赫茲光的不對稱吸收引起能量流”這一光控水輸運(yùn)的物理機(jī)制。由于太赫茲波具有長程可控、高效無損和生物兼容等優(yōu)點(diǎn)，該太赫茲供能的棘輪式分子泵機(jī)制不僅有望能應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)和過濾膜領(lǐng)域，幫助實(shí)現(xiàn)水和離子在生物/納米通道中的高效精準(zhǔn)輸運(yùn), 同時也能進(jìn)一步拓展太赫茲技術(shù)在過濾、脫鹽、蒸發(fā)、能量轉(zhuǎn)換和生物調(diào)控等領(lǐng)域的綜合應(yīng)用。研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、安徽高校自然科學(xué)研究重點(diǎn)項(xiàng)目，以及蕪湖市科技項(xiàng)目的資助。
系統(tǒng)科學(xué)學(xué)科和能量存儲與轉(zhuǎn)化學(xué)科是安徽工程大學(xué)近年來重點(diǎn)發(fā)展的兩大新興交叉學(xué)科，該成果是數(shù)理交叉融合在系統(tǒng)建模與調(diào)控，以及光能轉(zhuǎn)化與應(yīng)用方向取得的重大研究進(jìn)展，標(biāo)志著我校這兩個學(xué)科團(tuán)隊(duì)的科研實(shí)力和國際影響力得到了顯著提升，接近國際一流水準(zhǔn)。
據(jù)悉，PRL (物理評論快報) 是美國物理學(xué)會主辦的世界著名物理學(xué)頂級學(xué)術(shù)期刊，致力于發(fā)表重要的、原創(chuàng)性強(qiáng)、具有廣泛物理興趣的研究成果，并對全球科學(xué)社群起著重要的引領(lǐng)作用，其ESI總引用排名長期位于物理學(xué)學(xué)科首位。
論文鏈接：https://journals.aps.org/prl/accepted/87073Yc6W661ea805217150080cfbcd23b21715cb
（文：江志強(qiáng)；圖：章其林；審核：吳小太、王宗乾）
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