信电学院刘�教授课题组关于纳流道离子输运的理论工作在Journal of Physical Chemistry Letters 期刊(IF 8.5)上发表: Transport-induced inversion of screening ionic charges in nanochannels  (http://dx.doi.org/10.1021/acs.jpclett.6b02563)。

纳流道（包括纳米孔在内）是指供离子溶液（比如氯化钠溶液）在其中输运的纳米尺度的通道。作为电子、生物、化学、流体力学的学科交叉前沿，纳流道在生化样本的富集和分离、生物分子检测、DNA测序、化学痕量分析、海水淡化等方面均有重要应用前景。纳流道的基本功能在于电双层所导致的离子选择性：流道表面的固有电荷吸引带相反电荷离子，排斥带相同电荷离子，从而在纳流道内形成电双层。电双层中离子净电荷和表面固有电荷极性相反是人们普遍接受的常识。

这项新的理论研究首次揭示了在外加电压驱动离子流动的情况下，沟道中间的电双层尾部区域有可能出现离子净电荷反转，其极性变得与表面电荷相同。这一令人意外的、反直觉的效应将拓展对纳流道中电双层的认知，也将促进对基于离子选择性的各种功能的新审视。

该研究特别用电荷反转效应解释了纳流道内涡旋的产生及离子电导的非线性。涡旋及非线性电导是在海水淡化应用研究中所发现的纳流道的普遍特性，其机理经过40年的研究并未得到完全理解。当前主要理论是基于非稳态扰动的Rubinstein理论。本项工作首次提出的基于定态的涡旋产生机理为理解这一问题提供了新的视角。

论文第一作者为博士生朱鑫，其他共同作者包括硕士生郭凌子、本科生倪晟、以及博士后张兴业。研究由国家自然科学基金和浙江省自然科学基金支持。