化学教授Linda Shimizu负责监督每年在南卡罗莱纳洲中学和高中进行的一系列受欢迎的化学示范。这是一些让人精神振奋的事，并且虽然她在实验室的研究是动态的，但却有一种内在的秩序使所有的原子井然有序。

Shimizu实验室最近发展了一个研究最狭窄环境下气体流动的新系统，她和她的同事已经合成了非常细的管，以至于原子只能单个的通过。

她的团队构建这种小管道是基于一种有点"自爱"的分子。化学家首先合成了一种环状有机化合物－一个分子圆饼－你可以通过设计使其具有独特类型的亲和力。当分子圆饼溶解在溶剂中并彼此相遇，他们会尾对尾的堆在一起像一个救生圈。

了解了分子之间基本的吸引定律，研究者设计了一种环，使其可以彼此粘连。当该分子圆饼被溶解，会导致分子的自组装：环会连到一起形成长链，空心管大约由一百万个环组成。在分子尺度上他们是非常长的管。

Shimizu的团队已经设计出一种方法，可以合成两种不同的环，产生两种不同的分子管：一个具有窄的椭圆的孔，另一个具有大的圆的孔。

通过与弗罗里达大学 Russ Bowers实验室的合作，Shimizu 和她团队最近在ACS nano上发表了一篇文章，阐述了分子管道里独特的气流特性。

通过使用疝气，一种用于核磁共振研究的稀有气体，他们发现窄口径的管仅仅具有足够的空间用于气体原子单个流动。实际上，在没有施加少量压力时，他们甚至没有足够的空间。

Shimizu 说："分子管的维度实际上比疝气原子要小一点点，在高压条件下，疝气其实有点扭曲的挤在那，并且因为样品非常均匀，所以样品原子能够真正的遵循NMR。

大孔管道非常的不一样。它足够宽，圆周内可以容纳2个气体原子。气体分子在大孔管道内流动时具有足够的空间可以在其限制内超越另一个分子。

Shimizu说，对比两种不同分子管道中气体原子的扩散并了解其包括的基本过程，这是非常活跃的研究领域，对气体分离和下游膜工程具有工业的影响。并且她们团队目前制备的这两种管只是个开始。

"我们可以控制管的尺寸和形状以及通道上链接的官能团种类，Shimizu 说. "所以我们可以提出基础的问题关于气体在官能团的作用下是如何流动的。这只是我们的开始。"

新材料在线编译整理——翻译：王晶晶      校正：摩天轮