定向电场下碳纳米管中水的扩散：迁移率与氢键的耦合

我们研究了受限在施加外电场的碳纳米管中的 TIP4P/2005 水的扩散与结构。使用了宽范围的直径以展示水扩散强烈的尺寸依赖行为。我们还发现扩散受外加电场强度的极大影响。然而，引起最有趣行为的乃是电场与管轴之间的相对方向。发现与管轴成 $0^{\circ}$ 和 $45^{\circ}$ 角的电场通过增加有序性减慢了水动力学，而与管轴垂直的电场在某些情况下可通过减少氢键形成来增强水扩散。值得注意的是，对于直径为 1.2 nm 的长 (9,9) 纳米管，沿管轴的电场使水结构熔化从而提高了水迁移率。这些结果指出受限水的结构与动力学对外界场极为敏感，并建议将电场用作过滤过程的促进剂。