您有没有想过电热水壶中的水是如何沸腾的?大多数人可能认为电只是加热水壶内的金属线圈，然后将热量传递给水。但电力的作用远不止于此。当电流使溶液中的离子流动时会产生热量。当所有离子和周围的分子都可以自由移动时，这种加热效应在整个溶液中是均匀的。现在，来自日本的研究人员已经研究了当这种流动在一个方向上受阻时会发生什么。
在最近发表在《Device》杂志上的一项研究中， 由大阪大学 SANKEN(科学与工业研究所)研究人员领导的团队表明，可以通过使用纳米孔(膜上的一个非常小的孔)来实现冷却只允许某些离子通过的网关。
一般来说，用电驱动溶液中的离子会沿相反方向吸引带正电的离子和带负电的离子。因此，离子携带的热能是双向传播的。
如果离子的路径被只有纳米孔可以通过的膜阻挡，那么就可以控制流量。例如，如果孔隙表面带负电，则负离子可以与其相互作用而不是通过，并且只有正离子会流动，并带走它们的能量。
研究主要作者 Makusu Tsutsui 解释说：“在高离子浓度下，我们测量到温度随着电功率的增加而增加。” “然而，在低浓度下，可用的负离子与带负电的纳米孔壁相互作用。因此，只有带正电的离子才能通过纳米孔，并且观察到温度下降。”
所演示的离子制冷可用于微流体系统的冷却——用于移动、混合或研究极少量液体的装置。这种系统在从微电子到纳米医学的许多学科中都很重要。
此外，这些发现可能有助于进一步了解离子通道，离子通道在细胞的精细平衡机制中发挥着至关重要的作用。这种洞察力可能是理解功能和疾病以及设计治疗方法的关键。
“我们对我们的发现的潜在影响的广泛性感到兴奋，”该研究的资深作者 Tomoji Kawai 说。“纳米孔材料有很大的定制空间来调节冷却。此外，可以创建纳米孔阵列来增强效果。”
这些发现确实可以增强的领域列表相当多，并且延伸到使用温度梯度来产生电势。这可以应用于温度传感或蓝色能量收集。
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