研究成果

海水淡化是一种生产饮用水的既定方法，能有效解决世界范围内水资源短缺的问题。而制备一种快速、高效、选择性的海水净化膜，是实现高效低能源消耗海水淡化关键因素，可以实现海水淡化，帮助世界各地难以获得安全饮用水的社区破解水资源短缺之难题。

近日，由日本东京大学的化学与生物技术系的相田卓三教授及其团队、东京大学机械工程系的盐见淳一郎教授、以及高等院邵成副研究员（时任东京大学博士后研究员）等多方面合作，以理论模拟指导实验的方式，设计并合成了有机氟基团密集堆积的纳米通道，实现纳米通道中超快渗透，并有效排除溶液中的氯等负离子。其制备的含氟低聚酰胺纳米环内径为0.9到1.9纳米的（图1），仅仅只有一根人头发直径的10万分之一到10万分之二。在该工作中，东京大学的化学与生物技术系相田卓三教授，伊藤喜光副教授等人负责含氟低聚酰胺纳米环的化学合成及纳米通道中水渗透的实验测量，东京大学机械工程系的盐见淳一郎教授以及邵成副研究员负责理论建模、原子尺度的模拟、以及疏水通道超快水渗透的机理揭示。

邵成副研究员的模拟结果出现在论文中的图1c 及图1d，对揭示超疏水内表面的纳米通道可以抑制水分子团簇的形成（图2），从而使得水分子的超快扩散起到关键性作用。论文的第一作者伊藤喜光副教授在接受媒体采访时表示：

“在运行了一些复杂的计算机模拟之后，我们认为花时间和精力创建一个工作样本是值得的。“

“We were curious to see how effective a fluorous nanochannelmight be at selectively filtering different compounds, in particular, water andsalt. And, after runningsome complex computer simulations, we decided it was worth the time and effortto create a working sample.”

其相关论文以Ultrafast Water Permeation through Nanochannels with a DenselyFluorous Interior Surface发表在《科学》杂质第376期上，其引用信息如下：Yoshimitsu Itoh,Shuo Chen, Ryota Hirahara, Takeshi Konda, Tsubasa Aoki, Takumi Ueda, IchioShimada, James J. Cannon, Cheng Shao, Junichiro Shiomi, Kazuhito V. Tabata,Hiroyuki Noji, Kohei Sato, Takuzo Aida，Science 2022, 376, 738–743.