大阪大学SANKEN（科学与工业研究所）的科学家使用热电偶测量了离子流过纳米孔的热效应。他们发现，在大多数情况下，电流和加热功率都随欧姆定律预测的外加电压而变化。这项工作可能会带来更先进的纳米级传感器。

纳米孔是膜上的微小开口，非常小，只有一条DNA链或病毒颗粒可以通过，是构建传感器的一个令人兴奋的新平台。通常，在膜的两侧施加电压，以使待分析物质穿过纳米孔。同时，溶液中的带电离子可以被传输，但它们对温度的影响尚未得到广泛研究。直接测量这些离子引起的热效应有助于使纳米孔成为更实用的传感器。

现在，大阪大学的一个研究小组已经制造出一种由金和铂纳米线制成的热电偶，其接触点大小仅为100纳米，用作温度计。它被用来直接在一个纳米孔旁边测量温度，纳米孔被切割成一个40纳米厚的薄膜，悬浮在硅片上。

当电能通过导线中的电阻转化为热量时，就会发生焦耳加热。这种效应发生在烤面包机和电炉中，当电子与金属丝的原子核碰撞时，可以认为是电子的非弹性散射。在纳米孔的情况下，科学家们发现热能的耗散与离子流的动量成比例，这与欧姆定律的预测相符。在研究一个300纳米大小的纳米孔时，研究人员记录了磷酸盐缓冲盐水的离子电流随外加电压的变化。第一作者Makusu Tsutsui说：“我们在广泛的实验条件下证明了几乎欧姆行为。”

对于较小的纳米孔，加热效应变得更加明显，因为来自较冷一侧的流体可以通过较少的流体来平衡温度。因此，加热可能会产生不可忽略的影响，在标准操作条件下，纳米孔的温度会升高几度。“我们期待着新型纳米孔传感器的开发，这种传感器不仅可以识别病毒，还可能同时使病毒失活，”资深作者川井友二说。研究人员提出了其他一些加热有益的情况，例如，防止纳米孔被聚合物堵塞，或者分离正在测序的DNA链。

这篇题为“固态孔隙中的离子散热”的文章发表在《科学进展》杂志上。