埃尺度通道中的分子流及其电压调控
软凝聚态物质
2019-10-25 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
得益于关键仪器进展，纳米流体领域在过去十年取得显著进步，导致在极端限域下发现诸多流体与离子的奇异输运现象。近来，二维材料的范德瓦耳斯组装得以制备具有埃尺度精度的人工通道。这种对真实分子尺度的终极限域揭示了质量与离子输运的未知行为。本工作中，我们探究此类分子尺度狭缝中压力驱动的流，并报道在压力与电力耦合下的一种新的电流体动力学效应。其表现为压力诱导离子流的类晶体管响应：施加不足一伏的偏压可使流迁移率增强达 20 倍。该门控效应在石墨与氮化硼通道中均被观测到，但呈现显著的材料依赖特征。我们的观测由包含水、离子与限域表面间摩擦相互作用这一关键要素的流动力学理论框架所阐释。电压调制的材料依赖性可溯源至石墨烯与氮化硼上对比鲜明的分子摩擦。分子尺度限域下的高度非线性输运为主动控制分子与离子输运及设计人工离子器件（如离子泵）的基本构件提供了新途径。此外，其提供了一个通用平台以探索近期发现的机械敏感离子通道中潜在起作用的电-机械耦合。
引用
@article{arxiv.1910.11206,
title = {Molecular streaming and its voltage control in {\aa}ngstr\"om scale channels},
author = {Timothée Mouterde and Ashok Keerthi and Anthony. R. Poggioli and Sidra A. Dar and Alessandro Siria and Andre K. Geim and Lydéric Bocquet and Boya Radha},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.11206},
year = {2019}
}