大阪大學 SANKEN(科學與工業(yè)研究所)的科學家使用熱電偶測量了離子流通過納米孔的熱效應。他們發(fā)現，在大多數情況下，電流和加熱功率都隨施加的電壓而變化，正如歐姆定律所預測的那樣。這項工作可能會導致更先進的納米級傳感器。

納米孔是膜上的微小開口，小到只有一條 DNA 鏈或病毒顆?？梢酝ㄟ^，它是構建傳感器的令人興奮的新平臺。通常，在膜的兩側之間施加電壓以通過納米孔吸引待分析的物質。同時，溶液中的帶電離子可以傳輸，但它們對溫度的影響尚未得到廣泛研究。直接測量由這些離子引起的熱效應有助于使納米孔作為傳感器更實用。

現在，大阪大學的一組研究人員創(chuàng)造了一種由金和鉑納米線制成的熱電偶，其接觸點尺寸僅為 100 nm，用作溫度計。它用于直接測量納米孔旁邊的溫度，該納米孔被切割成懸浮在硅晶片上的 40 納米厚的薄膜。

當電能通過電線中的電阻轉化為熱量時，就會發(fā)生焦耳熱。這種效應發(fā)生在烤面包機和電爐中，并且可以被認為是電子與電線的原子核碰撞時的非彈性散射。在納米孔的情況下，科學家們發(fā)現熱能與離子流的動量成比例消散，這與歐姆定律的預測一致。在研究 300 nm 大小的納米孔時，研究人員記錄了磷酸鹽緩沖鹽水的離子電流與施加電壓的函數關系。“我們在廣泛的實驗條件下展示了近乎歐姆的行為，”第一作者 Makusu Tsutsui 說。

使用較小的納米孔，加熱效果變得更加明顯，因為來自較冷側的較少流體可以通過以平衡溫度。因此，加熱可能會導致不可忽略的影響，納米孔在標準操作條件下會經歷幾度的溫度升高。資深作者 Tomoji Kawai 說：“我們預計新型納米孔傳感器的開發(fā)不僅可以識別病毒，而且還可以同時使它們失活。” 研究人員提出了加熱可能有益的其他情況 - 例如，防止納米孔被聚合物堵塞，或分離正在測序的 DNA 鏈。

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