پژوهشگران دستگاه اسمزی نانومقیاسی را پیشنهاد کرده‌اند که در آن به جای استفاده از غشاهای معمول، از برهمکنش الکترواستاتیکی برای هدایت جریان در جهت مورد نظر استفاده می‌شود.

در بدن انسان، مولکول‌های آب به دلیل تفاوت غلظت‌های یون و نمک به طور مداوم در حال حرکت در داخل و خارج سلول‌ها هستند؛ فرآیندی که تحت عنوان اسمز می‌شناسیم. این فرآیند علاوه بر ضرورتی که برای بدن انسان دارد، جهت نمک‌زدایی و حفظ تمیزی منابع آب آشامیدنی نیز حائز اهمیت است. دستگاه‌های اسمزی به طور معمول شامل یک غشا هستند که راه نمک را سد می‌کند اما اجازه می‌دهد تا آب از آن عبور کند. ایراد دستگاه‌های غشای سنتی آن است که کنترل جهت جریان در آن‌ها به سهولت انجام نمی‌پذیرد. در این دستگاه‌ها آب همواره به سمت قسمت شورتر جریان می‌یابد. کلارا پیکالو (Clara Picallo) از دانشگاه لیون فرانسه و همکارانش به تازگی در Physical Review Letters، دستگاه نانو‌مقیاسی را پیشنهاد کرده‌اند که غشای سنتی را کنار می‌گذارد و به جای آن از برهمکنش الکترواستاتیکی برای وادار کردن آب به حرکت در جهت ترجیحی استفاده می‌کند؛ درست همانگونه که یک دیود جهت جریان در مدار را کنترل می‌کند.

این دستگاه اسمزیِ نظری شامل یک نانوکانال است که به عنوان تونلی بین دو مخزن آب شور با غلظت‌های متفاوتی از نمک عمل می‌کند و نیز منبع ولتاژی که در سرتاسر کانال اعمال می‌شود. بعلاوه، دو نیمه‌ی این کانال عامل‌دار شده‌اند به گونه‌ای که به تدریج بار سطحی نامتقارنی در محلول نمک به وجود می‌آید. نویسندگان نشان می‌دهند که‌‌ جفت‌شدگی‌های الکتروهیدرودینامیکی ظریفی که در ابعاد نانو اتفاق می‌افتد، منجر به یک جریان اسمزی غیرخطی (و بنابراین نامتقارن) می‌شود که تابعی از گرادیان نمک و ولتاژ اعمال شده می‌باشد. این ولتاژ اعمال شده همچنین می‌تواند جریانی را در خلاف گرادیان اسمزیِ طبیعی القا کند. وابستگی دیود‌مانند جریان به افت ولتاژ دلالت بر این دارد که این دستگاه می‌تواند برای فرآیند اسمز معکوس بدون نیاز به قطعات مکانیکی مورد استفاده قرار گیرد. به طور کلی، این طراحی می‌تواند الهام‌بخش سایر سیستم‌های نانومقیاسِ قابل تنظیم برای کنترل جریان سیال باشد.

منبع: Going Against the Flow

مرجع:http://prl.aps.org/abstract/PRL/v111/i24/e244501