德国马克斯·普朗克动态与自组织研究所一项新研究揭示了驱动电解质在纳米尺度下的微观行为。该研究于近期发表在《物理评论快报》上,研究团队发现,在电场作用下,带电离子运动会在其周围环境中诱发大范围流体波动,形成类似湍流的动态结构,显著影响所有悬浮粒子的运动状态。
驱动电解质是指在外加电场中运动的带电离子体系,不仅用于储能设备如锂电池,也在生物神经系统、纳米级传感器和人工分子马达中发挥关键作用。传统观点认为纳米尺度下的电解质环境是稳定、平静的,而该研究显示,离子移动所引发的水动力学相互作用会带来强烈的随机波动。
研究所长拉明·戈莱斯坦尼表示:“当我们想象纳米尺度驱动电解质内部的环境时,通常会觉得是一种平静的黏性介质。但这项研究表明,实际情况更像是一片湍急的海洋,这种现象在如此微小的尺度上极不寻常。”
研究进一步指出,这一行为随观察时间跨度和系统维度呈现出不同规律。即使是中性粒子,也会因周围流体波动而快速移动。该模型为理解离子通道、纳米孔等生物物理系统中的粒子行为提供了新视角,同时可应用于单分子检测等纳米传感技术的开发。
该研究强调多体水动力学相互作用在微观非平衡系统中的主导作用,有助于更准确预测纳米尺度下的粒子行为,并为未来高精度纳米传感及高效储能系统设计提供理论依据。
出版详情:作者:Ramin Golestanian等人,标题:《由流体动力波动引起的驱动电解质的异常扩散》,发表于:《物理评论快报》(2026)。期刊信息:《物理评论快报》












