石墨烯纳通道中离子输运的分子动力学模拟（英文）

摘要

采用分子动力学模拟方法建立了石墨烯纳通道中离子输运的模型,统计了不同直径石墨烯纳米孔两侧的电势和电荷分布,确立了电势和电荷分布随纳米孔直径的变化关系.通过施加匀强电场使极性水分子在石墨烯纳通道中重新排列,总结出水分子的极化程度与纳通道直径的对应关系.利用建立的纳通道中离子输运的理论模型,定量分析了不同直径纳通道中的阴、阳离子浓度与体态溶液浓度的变化关系.结果表明,纳米孔径的减小会导致孔两侧电势降的增大、聚集电荷的增多,并且水的极化程度也更加明显.此外,在较低浓度的NaCl溶液下,纳通道中氢离子浓度占的比重大.随着NaCl溶液浓度的增加,通道中钠离子的浓度上升值远大于氢离子的浓度减小值,因此,钠离子浓度对于离子电导的贡献更大.