Ниже приведен перевод тезисов доклада [9], сделанного в Барселоне две недели назад, и литература [1-8] к докладу с полным списком авторов.

B. Radha, S. Goutham, A. Ismail, T. Emmerich, G-H. Nam, Y. You, P. Robin, F.C. Wang, M-N. Amal, S. J Haigh, A. Esfandiar, K. Gopinadhan, T. Mouterde, A. Keerthi, L. Bocquet, A.K. Geim (Б. Радха, С. Гутам, А. Исмаил, Т. Эммерих, Г-Х. Нам, Ю. Ю, П. Робин, Ф.К. Ван, М-Н. Амаль, С. Дж. Хей, А. Эсфандиар, К. Гопинадхан, Т. Мутерде, А. Кирти, Л. Бокке, А.К. Гейм).

Капилляры ангстремных масштабов: ионная селективность и дегидратация

Резюме. Понимание переноса ионов в каналах нано/ангстремного масштаба имеет практическое значение в таких приложениях, как мембранное опреснение, голубая (зелёная или возобновляемая) энергия, суперконденсаторы и батареи, а также в понимании ионного потока через биологические каналы. Синтетические Å-каналы стали реальностью с появлением нескольких передовых методов изготовления «снизу вверх» и «сверху вниз». В частности, использование атомарно тонких 2D-материалов и нанотрубок в качестве компонентов для создания трубопроводов для жидкости расширило пределы производства до масштаба Å. В этом докладе я расскажу о капиллярах масштаба ангстрем (Å), которые можно назвать «никаких 2D». Å-капилляр является антиподом графена, созданным из того, что остается после извлечения одноатомного слоя из кристалла [1]. Интригует здесь то, что размеры этих каналов сравнимы с размером молекулы воды.

Å-капилляры помогли экспериментально исследовать несколько интригующих явлений молекулярного масштаба, в том числе: поток воды в экстремальном ограничении атомного масштаба [1], полное стерическое исключение ионов [3,5], зеркальное отражение и квантовые эффекты при отражении газа от поверхности [2,7], управление ионными потоками напряжением [4], транслокация ДНК [6]. Я представлю ионные потоки, вызванные стимулами (электрическими, давлением, градиентом концентрации) и обсужу важность ионных параметров, которые часто упускают из виду при селективности между ионами, наряду с эффектами ионной памяти [8]. Массовое производство и надежность нано/ангстрофлюидных устройств для крупномасштабных приложений по-прежнему остаются основными проблемами. Ближе к концу выступления я расскажу о стратегиях масштабирования производства Å-капилляров.

REFERENCES

[1] B. Radha, A. Esfandiar, F. C. Wang, A. P. Rooney, K. Gopinadhan, A. Keerthi, A. Mishchenko, A. Janardanan, P. Blake, L. Fumagalli, M. Lozada-Hidalgo, S. Garaj, S. J. Haigh, I. V. Grigorieva, H. A. Wu, A. K. Geim. Molecular transport through capillaries made with atomic-scale precision // Nature 538 (7624), 222-225 (2016). doi 10.1038/nature19363 Cited by 419

[2] A. Keerthi, A. K. Geim, A. Janardanan, A. P. Rooney, A. Esfandiar, S. Hu, S. A. Dar, I. V. Grigorieva, S. J. Haigh, F. C. Wang, B. Radha. Ballistic molecular transport through two-dimensional channels // Nature 558 (7710), 420-424 (2018). doi 10.1038/s41586-018-0203-2 Cited by 96

[3] A. Esfandiar, B. Radha, F. C. Wang, Q. Yang, S. Hu, S. Garaj, R. R. Nair, A. K. Geim, K. Gopinadhan. Size effect in ion transport through angstrom-scale slits // Science 358 (6362), 511-513 (2017). doi 10.1126/science.aan5275 Cited by 321

[4] Mouterde, Timothée, Ashok Keerthi, A. R. Poggioli, Sidra A. Dar, Alessandro Siria, Andre K. Geim, Lydéric Bocquet, and Boya Radha. Molecular streaming and its voltage control in ångström-scale channels // Nature 567 (7746), 87-90 (2019). doi 10.1038/s41586-019-0961-5 Cited by 122

[5] Gopinadhan, Kalon, Sheng Hu, Ali Esfandiar, M. Lozada-Hidalgo, F. C. Wang, Qian Yang, A. V. Tyurnina, Ashok Keerthi, B. Radha, and A. K. Geim. Complete steric exclusion of ions and proton transport through confined monolayer water // Science 363 (6423), 145-148 (2019). doi 10.1126/science.aau6771 Cited by 153

[6] Yang, Wayne, Boya Radha, Adnan Choudhary, Yi You, Gangaiah Mettela, Andre K. Geim, Aleksei Aksimentiev, Ashok Keerthi, and Cees Dekker. Translocation of DNA through ultrathin nanoslits // Advanced Materials 33 (11), 2007682 (2021). doi 10.1002/adma.202007682 Cited by 12

[7] Thiruraman, Jothi Priyanka, Sidra Abbas Dar, Paul Masih Das, Nasim Hassani, Mehdi Neek-Amal, Ashok Keerthi, Marija Drndić, and Boya Radha. Gas flow through atomic-scale apertures // Science Advances 6 (51), eabc7927 (2020). doi 10.1126/sciadv.abc7927 Cited by 15

[8] P. Robin, T. Emmerich, A. Ismail, A. Niguès, Y. You, G.-H. Nam, A. Keerthi, A. Siria, A. K. Geim, B. Radha, L. Bocquet. Long-term memory and synapse-like dynamics of ionic carriers in two-dimensional nanofluidic channels // Preprint arXiv 2205.07653 (2022). doi 10.48550/arXiv.2205.07653 Cited by 2

[9]. B. Radha, S. Goutham, A. Ismail, T. Emmerich, G-H. Nam, Y. You, P. Robin, F.C. Wang, M-N. Amal, S. J Haigh, A. Esfandiar, K. Gopinadhan, T. Mouterde, A. Keerthi, L. Bocquet, A.K. Geim. Angstrom-scale capillaries: Ionic selectivity and dehydration // Abstract at the joint EMLG/JMLG (European/Japanese Molecular Liquids Group) conference, Barcelona (Spain), September 12-16, 2022. см. об ангстрофлюидике в PIT00540 и оригинал EMLG2022_Boya.pdf