大学物理演示实验资源有效利用探索

物理演示实验在帮助学生理解物理理论、加深知识记忆、激发科学兴趣等方面有独特的作用。中国绝大部分的高校都建有物理演示实验室，中国矿业大学目前已建成3个物理演示实验大厅，有超过120套演示实验仪。本文探讨了中国矿业大学在物理演示实验资源有效利用方面进行的探索，比如让物理演示实验进理论课课堂常态化；让大学生参与物理演示实验仪的开发探究；对社会大众开放物理演示实验室等。分析了在探索物理演示实验资源有效利用时遇到的问题和困难，并给出了解决这些问题的可能方案。这些探讨有助于最大限度地发挥演示实验在辅助理论教学、培养学生的创新能力及宣扬科学精神等方面的作用，也可以为开设或即将开设物理演示实验的高校提供参考。     

Control water molecules across carbon-based nanochannels

It is important to know the mechanisms of water molecules across carbon-based nanochannels, which is not only beneficial for understanding biological activities but also for designing various smart devices. Here we review the recent progress of research for water transfer across carbon-based nanochannels. In this review, we summarize the recent methods which can affect water molecules across these nanochannels. The methods include exterior factors(i.e., dipolar molecules and gradient electric fields) and interior factors(namely, cone-shaped structures, nonstraight nanochannels, and channel defects). These factors can control water permeation across nanochannels efficiently.     

电场方向对一维断裂纳米通道连接处水桥结构的影响

电场影响纳米通道内的水分子的电偶极矩取向,进而影响纳米通道内的水分子的传输.为了有效发掘水分子在纳米通道内的传输特点,必须研究更复杂的纳米通道结构.最新一种构造复杂纳米通道的方式是构造断裂纳米通道.在研究断裂纳米通道内的水分子的动力学特点时,通常是在零电场或单一电场方向下进行的,电场方向对断裂纳米通道内的水分子的影响机理尚不明确,这制约了部分场控分子器件的设计.为了探究该问题,本文采用分子动力学模拟方法,系统研究了电场方向从0°变化到180°的过程中,电场方向对完整纳米通道以及断裂长度分别为0.2和0.4 nm的断裂纳米通道内的水分子的占据数、传输、水桥、电偶极矩偏向等性质的影响.结果表明,在1 V/nm的电场强度作用下,这三种纳米通道内的水分子的占据数、传输等差别主要集中在电场方向与管轴夹角为90°时,此时完整纳米通道内能形成稳定的水链,断裂长度为0.2 nm的纳米通道的连接处能形成不稳定的水桥,而断裂长度为0.4 nm的纳米通道的连接处不能形成水桥.此外,模拟发现当电场极化方向与管轴夹角为90°时,增大电场的强度,断裂纳米通道连接处的水桥更容易断裂.