大阪大学的研究人员研究了允许离子选择性流动的纳米孔之间的热能变化。切断一个方向的离子流会产生冷却效果。这些发现在纳米流体器件中有应用，并提供了对细胞中控制离子通道的因素的见解。纳米孔材料可以调整冷却和阵列，以扩大效果。
你有没有想过电水壶里的水是如何沸腾的?大多数人可能认为电只是加热了水壶内的金属线圈，然后将热量传递给水。但电的作用不止于此。当电流使溶液中的离子流动时，就会产生热量。当所有的离子和周围的分子可以自由移动时，这种热效应在整个溶液中被均匀化。现在，来自日本的研究人员已经研究了当气流在一个方向上受阻时会发生什么。
在《设备》杂志上发表的一项研究中，由大阪大学科学与工业研究所(SANKEN)的研究人员领导的研究小组表明，通过使用纳米孔(膜上非常小的孔)作为只允许某些离子通过的通道来实现冷却是可能的。
一般来说，用电驱动溶液中的离子会使带正电的离子和带负电的离子向相反的方向运动。所以，离子携带的热能是双向传递的。
如果离子的路径被一层只有一个纳米孔可以通过的膜所阻挡，那么就有可能控制离子的流动。例如，如果孔表面带负电荷，那么负离子就会与其相互作用而不是通过，只有正离子会带着它们的能量流动。
该研究的主要作者Makusu Tsutsui解释说:“在高离子浓度下，随着电力的增加，我们测量到温度的增加。”“然而，在低浓度下，可用的负离子与带负电荷的纳米孔壁相互作用。因此，只有带正电荷的离子通过纳米孔，并且观察到温度下降。”
所演示的离子制冷可用于微流体系统的冷却——用于移动、混合或研究非常小体积液体的装置。这样的系统在从微电子学到纳米医学的许多学科中都很重要。
此外，这些发现有助于进一步了解离子通道，离子通道在细胞的精细平衡机制中起着至关重要的作用。这种洞察力可能是理解功能和疾病以及设计治疗方法的关键。
“我们对我们的发现的潜在影响的广度感到兴奋，”研究的资深作者Tomoji Kawai说。“纳米孔材料在调节冷却方面还有相当大的空间。此外，可以创建纳米孔阵列来放大效果。”
这一发现可以加强的领域确实相当多，并且可以扩展到使用温度梯度来产生电势。这可以应用于温度传感或蓝色能量收集。
