三钼酸盐纳米线的生长和纳米流体通道电导的研究

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这篇论文的内容主要涉及到两个方面:三钼酸盐系列纳米线的生长以及由可溶性纳米线在微纳流体通道制备上的应用所引深的纳米流体通道电导的计算。通过自创的常温常压水溶液合成法,成功合成了一系列总共5种三钼酸盐纳米线,并分别对其进行了表征和对比。因为这种合成方法简便易行,所以还对其中已被证明有抗生作用的掺银三钼酸盐纳米线进行了小规模连续制备的探索。其中,K2Mo3O10·3H2O和NaNH4Mo3O10·H2O两种三钼酸盐纳米线为水溶性,我们把其用为制备纳米流体通道的模版,并成功制备出导通的截面可控、通道壁材料选择范围广、内壁光滑的纳米流体通道。而且因为这一系列的纳米线在水溶时具有纵向“劈开”的性质,所以在去除模版时短时间就能用去离子水溶解,比之前的需要强酸、强碱环境下才能溶解的纳米线牺牲模版要求低、腐蚀快。在此基础上,我还对纳米流体通道的电学性质做了一些理论分析。对于直流电导第一次从电中性的角度,在理论上证明并预言当纳米通道的尺寸小于Debye Length的条件下,纳米流体通道的电导会随通道尺寸的减小以及外界体溶液浓度的降低而减小,并非传统上所认为的在这个尺度范围内,纳米流体通道直流电导是一个只由表面电荷控制的常量,而与通道尺寸及体溶液浓度无关。并且第一次从时间响应的角度提出直流纳米流体器件由于本身的载流子为离子,存在难以克服的响应时间过长的限制,因此基于纳米流体通道的许多纳米流体器件无法像类似结构的电子器件一样有效工作,如纳米流体开关等。对于流体通道的交流响应性质第一次提出了当表面电荷密度达到某一特定值时,流体通道能被看成良好的波导,即由表面电荷密度决定的表面层对电磁波有很好的反射作用,能有效地把电磁波能量反射回体溶液,因此能够构成一个仅由液体组成的波导,在流体通道内部传输的电磁波能量被很好地限制在流体通道内,无法和通道外界的电磁波通过场效应互相干扰。同时并提出由流体和电介质形成的结构能实现波导效应,这个结构对于揭示神经轴突传导电磁信号具有至关重要的意义。神经轴突上传导信号并非由传统上所认为的通过动作电位和局域循环电流传导,而是通过细胞膜以及周围的液体形成的波导结构进行传导。电磁信号在细胞膜内以电磁脉冲的形式传播,而膜上的离子通道则是起到再激励源的作用。神经轴突上是以能量场的形式在快速传输信号,而并非以物质流的形式。
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