中國(guó)粉體網(wǎng)訊 7月7日晚間消息，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種新現(xiàn)象，能夠使碳納米管在特定條件下大幅提高濾水效率并降低成本，同時(shí)減少環(huán)境的影響。
研究人員通過(guò)IBM創(chuàng)建的一臺(tái)虛擬超級(jí)計(jì)算機(jī)對(duì)納米管這一在眾多技術(shù)領(lǐng)域展現(xiàn)巨大潛力的材料進(jìn)行了研究�；谶@臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)的平臺(tái)，可聚合由志愿者們貢獻(xiàn)的計(jì)算設(shè)備閑置處理能力，即利用公益眾籌計(jì)算力，以支持科學(xué)家進(jìn)行尖端的模擬計(jì)算。
碳納米管—— 一種采用類似于鉛筆石墨的材料制成的微小的空心結(jié)構(gòu)體，其體積非常小，因此可以濾除水流中的雜質(zhì)。科學(xué)界最初認(rèn)為，其狹窄的直徑會(huì)減緩水流的速度。驚人的是，早期的實(shí)驗(yàn)表明，水在流經(jīng)納米管時(shí)，沒有像預(yù)想的那樣被阻礙。
為了了解原因，由清華大學(xué)科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一支國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)開展了一項(xiàng)史無(wú)前例的大規(guī)模計(jì)算模擬研究，并得到了IBM全球網(wǎng)格大同盟(WCG, World Community Grid)的支持。科學(xué)界之前進(jìn)行的模擬難以對(duì)實(shí)際水流速率進(jìn)行研究，因?yàn)檫@需要成本更加高昂的計(jì)算力。
新的模擬實(shí)驗(yàn)使用了巨大的計(jì)算力，揭示了在特定條件下，納米管中原子的自然、隨機(jī)熱振動(dòng)可能對(duì)水流產(chǎn)生顯著的影響。研究人員發(fā)現(xiàn)，由于摩擦減少，這些被稱為聲子的振動(dòng)可將水分?jǐn)U散的速度增強(qiáng) 300% 以上。
憑借對(duì)該現(xiàn)象的新的認(rèn)識(shí)，研究人員現(xiàn)在希望優(yōu)化納米管并將它們運(yùn)用于改進(jìn)濾水和海水脫鹽系統(tǒng)。隨著全球淡水儲(chǔ)備量的日益減少，經(jīng)過(guò)改進(jìn)、成本更低的純化工藝可以幫助人們獲得飲用水和灌溉用水。目前全球近10億人缺少安全的飲用水。
對(duì)這一現(xiàn)象的這一新的理解還能讓我們更好地了解化學(xué)品和藥品是如何穿過(guò)人體細(xì)胞壁上的微小通道，從而帶來(lái)醫(yī)學(xué)上的進(jìn)步。通過(guò)進(jìn)一步的研究，我們還可將這些發(fā)現(xiàn)用于改進(jìn)淡水和鹽水混合發(fā)電技術(shù)，即Osmotic Power 。
過(guò)去十年里，全球約70萬(wàn)人和80個(gè)國(guó)家的460所院校提供的300多萬(wàn)臺(tái)計(jì)算機(jī)和移動(dòng)設(shè)備為WCG的重要項(xiàng)目提供了虛擬的超級(jí)計(jì)算力。自該計(jì)劃開展以來(lái)，世界公共網(wǎng)格計(jì)算已支持了近20多個(gè)重要的研究項(xiàng)目，為科學(xué)研究貢獻(xiàn)了超過(guò)100萬(wàn)年、價(jià)值4億美元的計(jì)算時(shí)間，并且推動(dòng)了癌癥研究、艾滋病治療、基因重組、太陽(yáng)能和生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)等各領(lǐng)域的重大科學(xué)進(jìn)步。目前已完成了超過(guò)24億項(xiàng)研究任務(wù)；每天處理的新任務(wù)數(shù)超過(guò)150萬(wàn)項(xiàng)。
研究人員通過(guò)IBM創(chuàng)建的一臺(tái)虛擬超級(jí)計(jì)算機(jī)對(duì)納米管這一在眾多技術(shù)領(lǐng)域展現(xiàn)巨大潛力的材料進(jìn)行了研究�；谶@臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)的平臺(tái)，可聚合由志愿者們貢獻(xiàn)的計(jì)算設(shè)備閑置處理能力，即利用公益眾籌計(jì)算力，以支持科學(xué)家進(jìn)行尖端的模擬計(jì)算。
碳納米管—— 一種采用類似于鉛筆石墨的材料制成的微小的空心結(jié)構(gòu)體，其體積非常小，因此可以濾除水流中的雜質(zhì)。科學(xué)界最初認(rèn)為，其狹窄的直徑會(huì)減緩水流的速度。驚人的是，早期的實(shí)驗(yàn)表明，水在流經(jīng)納米管時(shí)，沒有像預(yù)想的那樣被阻礙。
為了了解原因，由清華大學(xué)科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一支國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)開展了一項(xiàng)史無(wú)前例的大規(guī)模計(jì)算模擬研究，并得到了IBM全球網(wǎng)格大同盟(WCG, World Community Grid)的支持。科學(xué)界之前進(jìn)行的模擬難以對(duì)實(shí)際水流速率進(jìn)行研究，因?yàn)檫@需要成本更加高昂的計(jì)算力。
新的模擬實(shí)驗(yàn)使用了巨大的計(jì)算力，揭示了在特定條件下，納米管中原子的自然、隨機(jī)熱振動(dòng)可能對(duì)水流產(chǎn)生顯著的影響。研究人員發(fā)現(xiàn)，由于摩擦減少，這些被稱為聲子的振動(dòng)可將水分?jǐn)U散的速度增強(qiáng) 300% 以上。
憑借對(duì)該現(xiàn)象的新的認(rèn)識(shí)，研究人員現(xiàn)在希望優(yōu)化納米管并將它們運(yùn)用于改進(jìn)濾水和海水脫鹽系統(tǒng)。隨著全球淡水儲(chǔ)備量的日益減少，經(jīng)過(guò)改進(jìn)、成本更低的純化工藝可以幫助人們獲得飲用水和灌溉用水。目前全球近10億人缺少安全的飲用水。
對(duì)這一現(xiàn)象的這一新的理解還能讓我們更好地了解化學(xué)品和藥品是如何穿過(guò)人體細(xì)胞壁上的微小通道，從而帶來(lái)醫(yī)學(xué)上的進(jìn)步。通過(guò)進(jìn)一步的研究，我們還可將這些發(fā)現(xiàn)用于改進(jìn)淡水和鹽水混合發(fā)電技術(shù)，即Osmotic Power 。
過(guò)去十年里，全球約70萬(wàn)人和80個(gè)國(guó)家的460所院校提供的300多萬(wàn)臺(tái)計(jì)算機(jī)和移動(dòng)設(shè)備為WCG的重要項(xiàng)目提供了虛擬的超級(jí)計(jì)算力。自該計(jì)劃開展以來(lái)，世界公共網(wǎng)格計(jì)算已支持了近20多個(gè)重要的研究項(xiàng)目，為科學(xué)研究貢獻(xiàn)了超過(guò)100萬(wàn)年、價(jià)值4億美元的計(jì)算時(shí)間，并且推動(dòng)了癌癥研究、艾滋病治療、基因重組、太陽(yáng)能和生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)等各領(lǐng)域的重大科學(xué)進(jìn)步。目前已完成了超過(guò)24億項(xiàng)研究任務(wù)；每天處理的新任務(wù)數(shù)超過(guò)150萬(wàn)項(xiàng)。
