Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рисунок 1. а),b) Схематическое изображение устройства, состоящего из 2 микроканалов, 10 наноканалов и 4 резервуаров. c) Схематическое изображение трех наноканалов. d),e) АСМ-изображения трех наноканалов после поверхностного окисления.
Рисунок 2. Зависимость проводимости от концентрации ионов. Точками обозначены значения для наноразмерной жидкости, линиями - для объемной жидкости.
Рисунок 3. Зависимость подвижности ионов в наноструктурированной жидкости относительно подвижности в объемной жидкости от концентрации ионов.

Сквозь наноканалы

Ключевые слова:  нанофлюидика

Опубликовал(а):  Шуваев Сергей Викторович

13 января 2011

Трансмембранные белки играют важную роль во многих биологических процессах, например при переносе глюкозы (пассивный транспорт) или Na+/K+ обмене, для поддержания неравновесного распределения ионов натрия и калия между цитоплазмой клетки и окружающей средой (активный транспорт). Это обстоятельство побудило ученых в 60-ых годах XX века начать активные исследования ионного и молекулярного транспорта через наноразмерные каналы, которые затем cтали основой нового раздела гидродинамики - нанофлюидики.

При этом особый интерес представляет исследование течения жидкости в таких узких капиллярах, в которых "перекрываются" двойные электрические слои. Как это скажется на проводимости и подвижности ионов в растворе? Для ответа на этот вопрос коллектив американских ученых собрал устройство (рис.1), в котором размер "гидрофильных" наноканалов составил 2 нм (из расчета, что концентрация ионов в растворе составляет 100 мМ, что характерно для физиологических растворов).

Для начала авторы статьи измерили проводимость растворов в зависимости от концентрации ионов (рис.2). Анализируя полученные зависимости, можно выделить два участка: ниже концентрации 10-3 М на графике наблюдается плато, причем проводимости различных растворов (KCl, NaCl и HCl) практически одинаковы и близки к проводимости деионизированной воды. При более высоких концентрациях можно наблюдать линейный рост проводимости, близкий к наблюдаемому в объемных жидкостях. Иными словами, при низких концентрациях проводимость в основном контролируется поверхностным зарядом, в то время как при более высоких концентрациях определяющим фактором становится концентрация ионов в растворе.

Затем исследователи измерили подвижности катионов в нанокапиллярах и сравнили ее с таковой в объемных жидкостях (рис.3). Выяснилось, что в зависимости от концентрации подвижность ионов в нанокапиллярах выше в 3,5-4 раза по сравнению с объемными жидкостями. Исследователи объясняют это тем, что в 1-нм слое вблизи поверхности кремния вода более "структурирована", чем в объеме, поэтому перескоки протонов от одной молекулы воды к другой (механизм Гротгуса) протекают быстрее. Что же касается ионов калия и натрия, то авторы статьи не пришли к единственно правильному объяснению. Одним из предложенных объяснений является возможное отсутствие гидратной оболочки у ионов, что увеличивает подвижность ионов, однако это предположение не объясняет изменение подвижности ионов во всех диапазонах концентраций {Прим. ред.: ... и выглядит странным с точки зрения нормального химика}.


Источник: Nature Nanotechnology



Комментарии
Режабек Борис Георгиевич, 13 января 2011 14:07 
Не "Гроттуса", а "Гротгуса".
Данные об одинаковой подвижности К и Na могут быть очень интересны длоя биофизиков.
Андрей Леонидович, 13 января 2011 19:55 
Дебаевская длина какой волны?
Шуваев Сергей Викторович, 13 января 2011 20:01 
Опечатка: дебаевская длина воды.
Пастух Евфграфович, 14 января 2011 16:40 
Очень+ интересно.
Владимир Владимирович, 14 января 2011 16:48 
Пастух Евфграфович,
А что Вам конкретно "очень+ интересно", что Вы поняли из этой весьма неоднозначной статьи - с громаднeйшим нетерпением ждем Ваших научных комментариев!
Не разочаруйте, любезно!
Меня очень заинтересовала статья, но не было времени прочитать оригинал. В частности, может быть там есть данные, которые ясно указывают, что протон - это не ион (в силу ничтожно малого размера протона).
Пастух Евфграфович, 18 января 2011 10:33 
ВВ:
Я просто заинтересовался (озаботился) проверкой (и на новизну итд) каждого слова в каждом предложении последнего абзаца действительно неоднозначной, с частицами тумана, статьи в целях и рамках удовлетворения частного интереса.
Выводы опубликованы не будут.
(Не одним же японцам, корейцам, китайцам, англичанам и тп здесь всё перечитывать, тут ведь и тенденции в умах публичных, потенциалоопределяющих людей (а не только ионов) государства интересны, вот, к простому примеру, и структуированную воду уже тихо "пропустили" вдоль плоскости скольжения - диссоциация?)
Владимир Владимирович, 18 января 2011 15:16 
заинтересовался (озаботился) проверкой (и на новизну итд) каждого слова в каждом предложении последнего абзаца действительно неоднозначной, с частицами тумана, статьи

структуированную воду уже тихо "пропустили" вдоль плоскости скольжения - диссоциация?

- Нанометр тихо взрастил мастера современного литературного слова
Пастух Евфграфович, 19 января 2011 13:02 
Деспотули Александр Леонидович - спасибо за тончайшую иронию, с Праздником Богоявления Вас!
А из-за кого лично, Альберт не стал зоологом?
Вот и никто не вспомнит.
(просто диссоциация - имеет несколько значений)

Владимир Владимирович, 19 января 2011 15:15 

(и конкретно на вегетативно-диссоциативные пояснения ассоциаций - )
Конкретность может разрушить тончайшие ассоциативные структуры сознания, что отвращает человека от коммуникаций, в которых Другой пытается означить Я и принуждает его говорить на языке Другого.
Владимир Владимирович, 20 января 2011 16:00 
На Нанометр покусилась безответственная (см. истоки http://www.n...218780.html )
рожистая модераторция (штамм ВВ2011).

Продолжаете поддержать Льва Артемовича (Владимир Владимирович, 04 декабря 2010 03:26 http://www.n...226284.html
?
Александр Леонидович, эти отрыжки сознания подчистил я.
У Вас с пастухом есть электронная почта, изгаляйтесь в остроумии там.
Тяжелый клинический случай, не ожидал, что 100% модераторция уже существует на Нанометре. Примитивные публицисты одной рукой сами себя обсуждают, а другой рукой анонимно модераторствуют.
Трусов Л. А., 21 января 2011 11:49 
такие дела
"разрушаем тончайшие ассоциативные структуры сознания, что отвращает человека от коммуникаций"
Владимир Владимирович, 21 января 2011 15:04 
Продолжаю поддерживать Льва Артемовича!

Нет в русском языке слова "модераторция"!

Тяжелый клинический случай
Ага - cura te ipsum!
Пастух Евфграфович, 21 января 2011 16:47 
ДАЛ
Так вот Вам, я то "края" вижу и "по краям пишу", а Вы, любезнейший, таких как я провоцируете (но, типа Ваши победы-мои поддавки), можно, но не в этом святом уже месте. Правильно, что стёрли, такая реакция и ожидалась.
Владимир Владимирович, 21 января 2011 18:46 
x4
По совокупности ситуации, "отвратить от коммуникаций", вероятно, необходимо более активно.
Если нет смысла (по меньшей мере в контексте новости), то о каком "крае" может идти речь?
Юный максималист, 21 января 2011 18:56 
Александр Леонидович,
не тратьте свои нервы на это всё. Не стОит оно
того, ей богу.
Необходимо обратить внимание специалистов в области кардиологии. Мне кажется решится вопрос о работе сердечно-сосудистой системы у больных с повышенным и пониженным артериальным давлением, что на прямую ведёт за собой летальный исход без медикаментозного лечения. Можно очистить таким способом сосуды и не будет тромбофлебита.
на 21 января 2011 15:04

Нет в русском языке слова "модераторция"!
Одна рука обсуждает свои публикации (провальные), другая делает анонимные изъятия – это и есть 100% модераторция, предсказанная недавно.
Теперь будет!
на 21 января 2011 16:47
ПЕ-поддавки-победы, в этом святом месте обходил с брезгливостью - все на балансе ПЕ-соло.
на 21 января 2011 18:46

x4
Численное превалирование при баллотировке – для валенок и флюгеров.
Владимир Владимирович, 22 января 2011 16:01 
это и есть 100% модераторция, предсказанная недавно. Теперь будет!

Тяжелый клинический случай

Здесь должно быть обсуждение научной новости - не позорьте себя заумным пустосмыслием!
Трусов Л. А., 22 января 2011 16:19 
Александр Леонидович тяжело бредит. Видятся ему руки, которые обсуждают и изымают, обсуждают и изымают...
и всё анонимно, но под своими именами и фамилиями.

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Спиральные нанотрубки
Спиральные нанотрубки

Успехи химии - самый цитируемый российский научный журнал
Успехи химии - самый цитируемый российский научный журнал по данным Journal Citation Reports за 2018 г., импакт - фактор 4.612, пятилетний 4.263, квартиль Q1.

Содержание 4 и 5 номеров Mendeleev Communication
Вышли 4 и 5 номер журнала Mendeleev Communication, ссылки на статьи в Scientific Direct даны на сайте журнала. Журнал публикует (и достаточно быстро) короткие сфокусированные сообщения по широкой тематике, в том числе, по материалам, наноматериалам, нанохимии в сотрудничестве с компанией Elsevier.

SCAMT Workshop Week, практикум по нанотехнологиям. СПб, 20-26 Января 2020: открыт прием заявок!
SCAMT Workshop Week (SWW) - уникальный междисциплинарный химико-биологический воркшоп: за 1 неделю у вас будет возможность сделать научный проект в одной из самых современных областей нанотехнологий и освоить новые практические навыки. SWW будет проходить с 20 по 26 января 2020, прием заявок открыт.

Лекция про Дмитрия Ивановича и Наномир на Фестивале науки
Е.А.Гудилин и др., Фестиваль науки
В дни Фестиваля науки «NAUKA 0+» на Химическом факультете МГУ ведущие ученые познакомили слушателей с самыми современными достижениями химии. Ниже приводится небольшой фоторепортаж 1 дня и расписание лекций.

Как правильно заряжать аккумулятор?
Д. М. Иткис
Химик Даниил Иткис о том, как правильно заряжать аккумуляторы гаджетов и почему телефон выключается на холоде

Постлитийионные аккумуляторы
В. А. Кривченко
Физик Виктор Кривченко о перспективных видах аккумуляторов, фундаментальных проблемах в производстве литий-серных источников тока и преимуществах постлитийионных аккумуляторов

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.