纳米限域水中荧光示踪分子的平动扩散

受限在纳米尺度水中的示踪染料分子扩散是一个重要课题，与许多技术应用直接相关。然而，亲水及疏水纳米通道中水的动力学是否仍保持体相性质尚不清楚。在此，我们呈现了受限在纳米尺度、介于两个亲水表面之间的水中荧光染料分子的扩散测量，其间距可控制在小于 1 nm 的精度内。我们观察到荧光强度在快（$\sim$ 30 $\mu$s）与慢（$\sim$ 1000 $\mu$s）两个时间分量上相关。慢时间尺度源于荧光团对限域壁的吸附，并在存在 1 M 盐时消失。快分量归因于间隙中染料分子的扩散，在亚 10 nm 间距下被发现为体相性质，并表明受限水的黏度在间隙小至 $\sim$ 5 nm 时仍保持不变。我们的发现与近期一些纳米限域下扩散的测量相矛盾，但与许多基于分子动力学模拟的自扩散估计以及利用中子散射实验的测量一致。