美國(guó)能源部Lawrence Berkeley國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員于2010年12月23日宣布，制造出納米通道，這類納米通道尺寸僅2納米(2-nm)，采用標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體制造工藝。
納米尺寸通道對(duì)于使蛋白質(zhì)透過膜的作用至關(guān)重要，可控制離子和分子流過生物細(xì)胞的內(nèi)外壁流量，繼而，這是許多使細(xì)胞保持持續(xù)的生物過程的關(guān)鍵。流控的納米通道在未來燃料電池和電池中將起重要作用。
美國(guó)能源部先進(jìn)研究項(xiàng)目局能源部(ARPA-E)的首席科學(xué)家Arun Majumdar與加州大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)Chuanhua Duan等人共同開發(fā)這一項(xiàng)目，成果已發(fā)布在《自然-納米技術(shù)（Nature Nanotechnology）》雜志上。
改進(jìn)離子傳送可提高燃料電池和電池的電力密度和實(shí)際的能量密度。雖然燃料電池和電池的理論能量密度由活性電化學(xué)材料決定，但實(shí)際的能量密度仍要低出許多，這是因?yàn)橛袃?nèi)部能量損失和非活性組分的應(yīng)用。改進(jìn)離子運(yùn)送可望減小燃料電池和電池中的內(nèi)部阻力，這樣可減少內(nèi)部能量損失和提高實(shí)際的能量密度。
研究人員發(fā)現(xiàn)，在2-nm親水的納米結(jié)構(gòu)中，離子傳送可大大提升，這是因?yàn)樗鼈兊膸缀螌W(xué)排布和高的表面電荷密度所致。
現(xiàn)在的分離器大多為由聚合膜或非無紡織物組成的微孔層。嵌入2-nm親水的納米通道排列的無機(jī)膜可望用于替代現(xiàn)在的分離器，并改進(jìn)實(shí)際的電力和能量密度。
研究人員的下一步工作將研究在親水的納米管中離子和分子的傳送，這種親水的納米管甚至小于2-nm。通過較小的幾何形狀和較強(qiáng)的水合作用動(dòng)力，預(yù)計(jì)離子傳送甚至?xí)M(jìn)一步提高。
研究人員正在開發(fā)嵌入2-nm親水納米管排布的無機(jī)膜，用于研究在水性和有機(jī)電解質(zhì)中的傳送，也將開發(fā)作為鋰離子電池用的新型分離器。
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