生物通道中离子高选择性的机理是目前国际科学研究领域的热点之一。生物体内的离子通道可以在保持高流速的同时高效地分离各种离子，这是目前为止人工所制备的材料无法企及的，由此研究生物通道中离子高选择性的机理一方面有助于人们更好的理解生物体内的各种生命活动，另一方面有助于设计具有高性能的各种仿生分离膜和纳米流体器件。离子在纳米尺寸的通道中的水化结构演变和由此导致的能量变化被认为是了解其微观机理的关键。我校材料化学工程国家重点实验室陆小华教授和他的博士研究生邵庆等人在教育部创新团队(PCSIRT 0732 )等基金的资助下，利用分子动力学模拟研究了Na+和K+在直径在0.6到1.28 nm的碳纳米管中水化的结构和能量变化，发现两者的水化有序度随着管径有着不同的变化，从而导致了在大尺寸的碳管内优先尺寸较小的Na+，而在尺寸较小的碳管内则尺寸较大的K+优先。该研究成果日前刊登于美国化学会物理、化学和纳米学科权威期刊《纳米快报》（影响因子9.627，2007年在SCI中“46本纳米技术相关的期刊中影响因子排名第二，总引用次数排名第一”）（Anomalous Hydration Shell Order of Na+ and K+ inside Carbon Nanotubes, Nano Lett. DOI:10.1021/nl803044k ）。

审稿人对该文给予了高度评价，认为“该研究令人信服的展示了离子水化的结构变化和由此导致的离子与第一水化层水分子相互作用能的变化”，“突破了传统所认为的在直径1.0 nm左右的通道中Na+和K+的水化应该十分类似的观点”。该研究成果的发表表明材料化学工程国家重点实验室对纳米受限环境下离子水化和选择性有了更深的认识，促进了膜材料的设计和膜科学的发展。（来自材料化学工程国家重点实验室）