水管进度

世界上有数十亿人无法获得清洁的水——如果不是每天，那么在一年中的某个时候。气候变化、人口增长和工业化意味着水资源短缺只会变得更糟。因此，海水淡化和净化策略被提上了许多化学家的议程。

细胞拥有一种叫做水通道蛋白的水转运蛋白，这种蛋白每秒可以选择性地移动超过100万个分子——它们是最快的膜通道之一。的我们在5月份报道了氟基大环通道然而，它们以将水通道蛋白从水中吹出的速度转移水。它们在低能耗海水淡化和水分离系统中的潜在应用已经引起了广泛的关注。

纳米技术和材料科学是新的水净化技术的基础。但默默支持这些领域的是试图在分子尺度上解开质量传递的研究。其中一部分是揭开水在受限条件下独特的物理化学性质，以及为什么它们与散装水的物理化学性质不同。

在大尺度水管中，增大管径可以通过减小表面积体积比来增加流量。纳米尺度的水管却不是这样。在这里，水通过最窄的通道流速最快。在水通道蛋白中，水分子被限制在亚纳米直径的通道中，这迫使水分子以单排链的形式流动。大体积的水分子中，每个分子参与大约四个氢键，而单链中的每个水分子只参与两个氢键。就像水一样，水在纳米尺度上的氢键拓扑结构与其不同寻常的性质有关。

当然，我们对水运还有很多不了解的地方，尤其是在量子力学效应方面。例如，鉴于这一现象今年早些时候才被报道，我们还不知道它有多普遍适用量子摩擦是多少。

纳米尺度的水也很容易受到任何通道及其周围环境的静电和介电性质的影响。当涉及到开发包含纳米级水通道的膜时，这增加了额外的复杂性。而且，与任何膜技术一样，将概念从实验室过渡到大规模将会遇到围绕污染、稳定性、寿命和成本的障碍。水道研究可能已经成熟，但它仍然需要成熟。