Nernst–Einstein (扩散定律)是一种阐释带电荷粒子的电泳迁移率和扩散系数之间关系的关系式。有鉴于此，劳伦斯利弗莫尔国家实验室Aleksandr Noy、麻省理工学院Daniel Blankschtein等报道测试直径仅为0.8 nm的单壁碳纳米管的K⁺离子扩散和电化学迁移，测试发现在碳纳米管通道内的K⁺离子传输Nernst–Einstein关系降低了三个数量级。

本文要点

（1）

通过基于极化力场（polarizable force fields）的分子动力学模拟，发现当存在单层水分子链的单壁碳纳米管内，K⁺离子扩散比体相情况降低三个数量级。计算模拟结果发现令人感到非常惊奇的现象，在电场中的水分子链结构遭到破坏，形成独特的K⁺-水分子簇，这种K⁺-水分子簇能够以高速率穿过碳纳米管。

（2）

作者发现单个K⁺-水分子簇符合Nernst–Einstein关系，但是因为离子转移和电迁移呈现两种不同的机理，整体的离子传输不再遵循Nernst–Einstein关系。

参考文献

Zhongwu Li, Rahul Prasanna Misra, Yuhao Li, Yun-Chiao Yao, Sidi Zhao, Yuliang Zhang, Yunfei Chen, Daniel Blankschtein & Aleksandr Noy, Breakdown of the Nernst–Einstein relation in carbon nanotube porins, Nat. Nanotechnol. (2022)

DOI: 10.1038/s41565-022-01276-0

https://www.nature.com/articles/s41565-022-01276-0