当离子穿过纳米孔时，纳米孔就会升温。免费技术图书馆新闻

当离子通过纳米孔时，纳米孔会升温。

15.02.2022

大阪大学科学与工业研究所 (SANKEN) 的日本科学家发现，当离子流通过纳米孔时，纳米孔会升温。这种现象由欧姆定律解释，可用于 DNA 测序，也为纳米孔在生物传感器中的应用提供了前景。

纳米孔是膜上的小孔。它们的尺寸非常小，以至于只有一条 DNA 链或病毒颗粒可以通过一个孔。现在正在研究用于传感器的纳米孔。通常，施加电压以迫使物质通过纳米孔。然后溶液中包含的离子可以通过孔。然而，众所周知，电能通过电阻转换为热能。这就是焦耳-楞次定律。这种现象以前没有在纳米孔中研究过。

日本研究人员研究了电压的应用如何影响纳米孔的加热。他们使用了由金和铂纳米晶体制成的热电偶（一种传输与温度相关的电压的温度传感器）。它们的接触点只有 100 nm。科学家们使用热电偶测量了在硅晶片上切割成 300 nm 厚薄膜的 40 nm 纳米孔附近的温度。科学家们将磷酸盐缓冲溶液通过纳米孔，并测量离子电流与施加电压的函数关系。事实证明，在纳米孔附近释放的热量与离子电流的速度成正比。这与经典的欧姆定律是一致的。

科学家们发现，随着纳米孔尺寸的减小，热效应变得更加明显。这是因为较少冷却的液体通过孔并且不可能平衡温度。结果，热量的释放不容忽视，因为它使温度升高了几度。

研究人员认为，这种效果将来可以使用。例如，基于纳米孔的新型传感器不仅可以检测病毒，还可以灭活病毒。此外，由于加热，纳米孔不会被聚合物堵塞。此外，热效应可以帮助在测序过程中分离 DNA 链。

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加速器的建设和运行将由非洲、欧洲和美国国家共同进行，此外，科学家们希望同步加速器在非洲的出现能够吸引合格的科学专家到非洲大陆。

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