水通道蛋白中的疏水内表面提高了水的超快渗透。聚四氟乙烯(PTFE)表面布满碳-氟键(C-F键)，因而具有显著的超疏水性;然而C-F键为极性键，可与极性官能团发生静电反应形成氢键(H键)。这种双重性能(被称为极氢性)可归因于氟的特性：在所有元素中，氟的电负性大，原子直径非常小(只有氢的原子直径比氟小)。拉曼光谱分析显示氟化物周围的水团簇破裂形成氢氧根自由键，然而极少碳氢化合物会生成这种自由键。这些发现表明具有聚四氟乙烯超疏水内表面的纳米通道或可抑制水团簇的形成，而团簇水比非团簇水扩散更慢。
 

　　东京大学工程学院化学与生物技术系的Yoshimitsu Itoh教授等发表在Science上的文章提出了实现水超快渗透的密集含氟内表面纳米通道结构。作者开发了一系列氟低聚酰胺纳米环(FMNRnS)，其内径为0.9-1.9 nm。通过超分子聚合得到不同直径的氟纳米通道(FMNCnS。为了设计FMNRnS和FMNCnS，作者利用了C-F键的极性和疏水的本质：C-F键具有强极性，但难以在原子尺度极化，C-F键可与极性官能团发生静电反应形成氢键(H键)，这些特性使得纳米环骨架具有刚性，并且C-F键指向内部。当FMNRnS可在碳氢化合物媒介中超分子合成FMNCnS，它们的内表面密集覆盖着能破坏水团簇的氟原子。通过模拟的方法研究了内部纳米通道表面疏水性对水团簇的影响，疏水性强的通道容易破坏水团簇。分子动力学模拟结果显示，出现大量氢氧根自由键时，内表面疏水性更强。内壁的疏水性增强，水的流速也提高。设计了实验验证渗透压是否会导致NaCl向膜内渗透，结果表明，NaCl向膜内的渗透极慢，不足以影响水向膜外的渗透。

　　相关研究成果以“Ultrafast water permeation through nanochannels with a densely fluorous interior surface”为题发表在Science上。

　　具有聚四氟乙烯(PRFE)状内表面、合适尺寸的氟纳米通道对水有更大的渗透速度，并且脱盐效果非常好。这些性能得益于氟内表面负的静电特性，而负静电特性可破坏水团簇，增强水的渗透性，并且对Cl-的渗透产生静电阻碍，文章提供的纳米通道中氯离子的渗透可忽略不计。因此这种纳米通道有望应用于海水淡化。(新闻来源：材料人)