离子通过碳纳米管的拉伸分子动力学模拟

采用拉伸分子动力学模拟研究了Na+,K+和Cl－通过(6,6),(7,7),(8,8),(9,9)和(10,10)碳纳米管的过程,利用伞形取样法计算了离子通过碳管的平均力势能,并对离子在管中和本体相中的水化作了比较.结果表明,离子通过管径较窄的碳管时,在入口处遇到较大的阻力,从出口进入本体相较容易|而通过管径相对较宽的碳管则几乎无阻碍.离子通过碳管的能垒随管径的增大而降低,不同离子的能垒各不相同,表明碳管具有固有的离子选择性|离子通过碳管时,不仅其配位数改变了,而且配位层中水分子的取向也有所改变,这两者共同决定了离子进入碳管时的去水化能,进而影响离子通过碳管的能垒和碳管的离子选择性.本工作将有助于理解离子通道蛋白中疏水区域的功能作用,并可以为基于碳纳米管的纳流控系统的设计提供指导.