나노기술 및 정책 정보

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● 아라이 노리요시 교수(게이오대) 연구팀은 에어컨 등에서 사용되고 있는 히트 펌프 구조를 나노스케일의 새로운 메커니즘을 가진 분자 규모의 물 수송 방법으로 제안

● 물의 생체 내 수송을 모방한 분자 시뮬레이션을 함으로써, 능동적이고 효율적으로 구동하는 펌프를 개발

● 외부 에너지로서 기공의 한쪽 절반의 직경에 특징적인 변동을 주었을 때의 수송 현상을 관찰한 결과, 완전한 랜덤 파동으로는 물이 전혀 수송되지 않은 것과 비교하여 자연계에서 자주 나타나는 ‘1/f 파동’에서 효율적인 물 수송을 확인

● 해당 현상은 물 분자가 젖을 때와 건조될 때 사이에 나타나는 히스테리시스로부터 유래한다는 것을 확인했으며, 이 메커니즘에 의해 물을 능동적으로 수송하는 펌프를 구현

● 본 연구의 펌프 시스템은 수질 정화나 해수의 담수화 장치뿐만 아니라, 연료 전지 내에서의 물 이동의 제어나 반도체 내의 냉각 기술 등에도 응용 가능할 것으로 기대

Nanoscale Horizons (2023.03.08.), Wetting hysteresis induces effective unidirectional water transport through a fluctuating nanochannel