ปัจจุบันรองศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเครื่องกลมหาวิทยาลัยแมริแลนด์ Siddhartha Das และกลุ่มปริญญาเอกของเขา นักเรียนได้รับการตีพิมพ์การค้นพบใหม่ที่น่าแปลกใจในวารสารACS นาโน การใช้การจำลองระดับอะตอม Das และทีมงานของเขาสามารถแสดงให้เห็นว่าคุณสมบัติของประจุเช่นเดียวกับการไหลของของเหลวที่เกิดจากประจุไฟฟ้าภายในช่องนาโนที่ใช้งานได้นั้นไม่ได้ทำงานตามที่คาดไว้เสมอไป

"เราได้ค้นพบบริบทใหม่สำหรับช่องนาโนที่ใช้งานได้โดยการต่อกิ่งผนังด้านในด้วยโมเลกุลโพลีเมอร์ที่มีประจุไฟฟ้า (หรือที่เรียกว่าโพลีอิเล็กโทรไลต์หรือ PEs)" Das กล่าวโดยอ้างถึงกระบวนการต่อกิ่งพอลิเมอร์หรือสารอื่น ๆ ลงบนช่องนาโนเพื่อก่อให้เกิด มันทำงานในลักษณะหนึ่ง "ฟังก์ชันการทำงานของช่องนาโนไม่ใช่เรื่องใหม่ แต่เราได้ปรับเปลี่ยนกระบวนทัศน์ในแง่ของการทำความเข้าใจพฤติกรรมและคุณสมบัติของระบบดังกล่าวในบริบทของคุณสมบัติของประจุและความสามารถในการควบคุมการไหลของของไหล

"ตัวอย่างเช่น" Das กล่าว "เราได้ค้นพบพฤติกรรมการไหลรูปแบบใหม่ในช่องนาโนที่ใช้งานได้ดังกล่าวโดยการเพิ่มขนาดของสนามไฟฟ้าที่ใช้กับช่องนาโนทิศทางของการไหลที่ขับเคลื่อนด้วยสนามไฟฟ้านี้ (มักรู้จักกัน เป็นกระแสไฟฟ้า) สามารถย้อนกลับได้ "

บทความของ Das และนักเรียนของเขามีรายละเอียดการค้นพบที่เฉพาะเจาะจงสามประการ ประการแรกพวกเขาแสดงให้เห็นว่าเมื่อโพลีอิเล็กโทรไลต์ (PEs) ถูกต่อกิ่งในรูปแบบของชั้นบนผนังด้านในของช่องนาโนชั้น PE นี้จะได้รับการพลิกกลับของประจุไฟฟ้าที่น่าแปลกใจภายใต้เงื่อนไขบางประการ โดยปกติถ้าโมเลกุล PE เชิงลบถูกยึดติดกับช่องนาโนชั้น PE ที่อยู่ใกล้เคียงควรมีประจุลบสุทธิ อย่างไรก็ตาม Das และนักเรียนของเขาได้ระบุสถานการณ์ที่ประจุกลับด้านและประจุสุทธิภายในชั้นเป็นบวกเนื่องจากแรงดึงดูดของไอออนบวกจำนวนมากขึ้น (เกินความจำเป็นในการตรวจสอบประจุของชั้น PE) ภายในเลเยอร์ - - ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า "overscreening"

จากนั้นทีมงานได้ทำการตรวจสอบว่าการโอเวอร์สกรีนนี้มีผลต่อการไหลของสนามไฟฟ้าภายนอกอย่างไร (เรียกว่าการไหลของอิเล็กโตสโมติกหรือ EOS) ภายในช่องนาโน พวกเขาพบว่าในสถานการณ์เช่นนี้การไหลจะถูกขับเคลื่อนโดยไอออนที่มีประจุเดียวกับ Pes ที่ต่อกิ่งลงบนผนังช่อง ดังนั้นโพลีเมอร์ที่มีประจุลบจะสร้างสนามบวกสุทธิในบริเวณใกล้เคียง แต่การไหลนั้นขับเคลื่อนโดยไอออนลบ

"เราเรียกสิ่งนี้ว่า "อิเล็กโทร - ออสโมซิสที่ขับเคลื่อนด้วยไอออนร่วม" และกระดาษของเรานับเป็นครั้งแรกที่มีการระบุปรากฏการณ์นี้" Das กล่าว

ในที่สุดทีมงานได้แสดงให้เห็นถึงผลลัพธ์ที่ไม่คาดคิดของการเพิ่มขนาดของสนามไฟฟ้า: โมเลกุลของ PE ที่ติดอยู่กับช่องนาโนจะกลายเป็นผิดรูปและไอออนที่ทำให้อินสแตนซ์ของการโอเวอร์สกรีนเริ่มหลุดออกจากชั้น PE สิ่งนี้ทำให้การโอเวอร์สกรีนหยุดลงและยังกลับทิศทางของการไหลในแชนเนลด้วยเช่นหากเลื่อนจากซ้ายไปขวาก็จะเปลี่ยนเป็นขวา - ซ้าย “ ไม่มีใครทำนายเรื่องนี้” Das กล่าว

การค้นพบนี้มีความสำคัญ Das กล่าวเนื่องจากความสนใจในช่องนาโนส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับความสามารถในการขนส่งโมเลกุล "เนื่องจากกระแสมีความสำคัญมากการค้นพบใหม่ในพื้นที่นี้ทำให้เราสามารถสร้างความเข้าใจว่าช่องนาโนทำงานอย่างไรและเราสามารถทำอะไรได้บ้าง" Das กล่าว "มีวิธีการอื่นในการย้อนกลับการไหล แต่จนถึงขณะนี้ยังไม่มีใครรู้ว่าเราสามารถทำได้โดยการเพิ่มกำลังสนาม"