摘要：近日，Nat. Nanotechnol.在线发表了巴黎高等师范学院Lydéric Bocquet、剑桥大学Stephen J. Cox和马克斯·普朗克聚合物研究所Nikita Kavokine课题组的研究论文，题目为「Momentum tunnelling b

近日，Nat. Nanotechnol.在线发表了巴黎高等师范学院Lydéric Bocquet、剑桥大学Stephen J. Cox和马克斯·普朗克聚合物研究所Nikita Kavokine课题组的研究论文，题目为「Momentum tunnelling between nanoscale liquid flows」。

流体力学中的纳米级世界是流体力学连续体与物质的原子甚至量子性质相遇的前沿。虽然在极端限域条件下，水动力学在很大程度上仍然是经典的，但最近的一些实验报道了水输运与限域材料的电子自由度之间的耦合。这一途径促使在相互作用激发的视角下重新考虑纳米级流体动力学流动，类似于凝聚态框架。

在此研究中，通过结合多体量子理论和分子模拟，作者证明了一种液体的流动可以诱导另一种液体流过纳米级厚度的固体壁，这种现象被称为「流动隧穿」。到目前为止，经典流体力学已被发现在1 nm宽的通道内表现得令人惊讶。研究预测表明，在多通道体系中，如果分离通道的壁薄于~10 nm，则经典的流体力学框架可能会定性地崩溃。这种崩溃的物理起源在于液体电荷波动与固体壁电子激发的耦合。除了流动隧穿作为流体力学之外的一种效应的基本重要性外，这种特性预计将在纳米级流体网络的全局输运中发挥作用，特别是在由石墨烯氧化物或MXenes等层状材料制成的膜上。流动隧穿也是一种新的、有前景的手段，可以通过介电谱在纳米尺度上操纵液体，而不是基于单个分子的性质和特征。

图1 | 流动隧穿原理和固体壁的作用。

图2 | 流动隧穿的分子模拟。

图3 | 流动隧穿的量子理论。

图4 | 具有三层石墨烯活性壁的模拟。

论文链接：

Coquinot, B., Bui, A.T., Toquer, D. et al. Momentum tunnelling between nanoscale liquid flows. Nat. Nanotechnol., 2025. https://doi.org/10.1038/s41565-024-01842-8

--科研任我行

来源：Future远见