具有可调疏水性的功能化纳米管中的水传输
软凝聚态物质
2015-03-13 v1
摘要
采用分子动力学模拟研究由疏水和亲水原子组成、并排列在蜂窝晶格上以模拟功能化碳纳米管（CNTs）的纳米管中的水的占据与流动。我们考虑 TIP3P 水在具有不同亲水原子比例（f）的 (6,6) 碳纳米管窄通道中的单列运动。采用多种亲水原子排列方式，以构建沿管长具有分离疏水/亲水域的非均匀纳米管，以及两种原子的随机混合。发现纳米管通道内的水占据数作为 f 的函数呈非线性变化，且少量亲水原子（f ~ 0.4）即足以诱导纳米管的自发且连续的填充。有趣的是，通道内水分子的平均数量以及通过纳米管的水通量对亲水原子具体排列的敏感性低于对比例 f 的敏感性。观察到水通量对 f 的依赖存在两种不同机制——当 f < 0.4 时通量随 f 近似线性增加，而在较高 f 值时通量几乎不变，这与水占据数的变化类似。我们能够根据疏水和亲水纳米管原子与水之间相互作用强度的线性组合，定义纳米管原子与水氧之间的有效相互作用强度，从而定量捕捉观察到的行为。
引用
@article{arxiv.1503.03707,
title = {Water transport through functionalized nanotubes with tunable hydrophobicity},
author = {Ian Moskowitz and Mark A. Snyder and Jeetain Mittal},
journal= {arXiv preprint arXiv:1503.03707},
year = {2015}
}
备注
6 pages, 4 figures