無(wú)閥微泵中水分子的運(yùn)輸研究.pdf

1、納米級(jí)電子器件相較于宏觀電子器件具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，比如:尺寸小、功耗小、反應(yīng)靈敏等，其應(yīng)用前景比較廣泛。但是，要讓這些納米器件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化則還需要為其配備一個(gè)體積同樣微小的納米發(fā)電機(jī)，利用它從周圍工作環(huán)境中吸取能量并轉(zhuǎn)換成納米器件工作所需要的電能，如此，納米元器件就能實(shí)現(xiàn)能量自給，大火提高了納米元器件的工作時(shí)長(zhǎng)。
　　計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明:水分子可以借助外場(chǎng)在碳納米管[1-3]內(nèi)進(jìn)行兩端輸運(yùn)，當(dāng)向碳納米管內(nèi)填滿水分子時(shí)，在碳納米

2、管兩端施加電場(chǎng)，碳納米管壁上的載流子受電場(chǎng)影響產(chǎn)生定向運(yùn)動(dòng)，管內(nèi)水分子自身的偶極子與管壁上的載流子之間由于相互耦合作用，在碳納米管中呈現(xiàn)出定向運(yùn)輸;同樣，由于耦合作用的存在，當(dāng)碳納米管中水分子產(chǎn)生定向運(yùn)輸時(shí)，又會(huì)使碳納米管上的載流子產(chǎn)生定向運(yùn)動(dòng)，載流子的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電能，我們將產(chǎn)生的電能[4-5]加以儲(chǔ)存。這樣就能實(shí)現(xiàn)納米電子器件的自身供能需求，所以目前我們只需找到某種方式驅(qū)使碳納米管中水分子做定向流動(dòng)，納米電子器件實(shí)現(xiàn)能量自給的設(shè)想就能實(shí)

3、現(xiàn)。
　　最近的一些研究結(jié)果表明，受限于碳納米管中的水分子，當(dāng)我們?cè)诠鼙诜菍?duì)稱性位置施加某種外力時(shí)，管內(nèi)水分子呈現(xiàn)出了有序的定向運(yùn)輸[6]。在本文研究中，從生物分子通道模型中得到啟發(fā)，根據(jù)假設(shè)構(gòu)建了由錐形碳納米管連接碳納米板的周期性的非對(duì)稱性實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停O(shè)置碳板中心碳原子可以上下振動(dòng)來(lái)代替外界非平衡漲落驅(qū)使管中水分子運(yùn)輸，運(yùn)用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法，通過(guò)改變碳原了振動(dòng)頻率，振動(dòng)幅度，以及模擬溫度等參數(shù)，發(fā)現(xiàn)在模擬過(guò)程中受限于碳納米管中的