Wenn Ionen das Gesetz brechen

Die nanoskalige Fluiddynamik oder Nanofluidik ist ein aufstrebendes Forschungsgebiet, in dem das Kontinuum der Hydrodynamik auf die atomare Natur der Materie trifft¹. Das Verständnis der Gesetze, die Flüssigkeitsströme auf solchen molekularen Skalen regeln, ist von entscheidender praktischer Bedeutung: Sie bestimmen die Leistung von Meerwasserentsalzungsmembranen und die Art und Weise, wie Ionen durch die Poren in unseren Zellen dringen. Bei Elektronenflüssen in Festkörpern ist es nun Geschichte, dass die Skalenreduzierung zu qualitativ neuen Verhaltensweisen führt, die die Grundlage der gesamten Nanoelektronikindustrie bilden. Doch für Wasserströme und den Ionentransport darin gelten die auf der makroskopischen Ebene aufgestellten Gesetze überraschend gut auf der molekularen Ebene. Ein Wassermolekül hat einen Durchmesser von etwa 0.3 nm; Dennoch gilt die Navier-Stokes-Gleichung – die Grundgleichung der Hydrodynamik – immer noch in 1 nm breiten Kanälen². Jetzt schreibe ich rein Natur Nanotechnologie, Noy, Blanckschtein und Mitarbeiter³ zeigen, dass die Nernst-Einstein-Beziehung – ein Grundgesetz, das die Ionendynamik in Lösung regelt – in extrem enge Kohlenstoffkanäle zerfällt, die Wasser und Ionen auf eine einzige eindimensionale Kette beschränken.

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• Quelle: https://www.nature.com/articles/s41565-022-01281-3