العمارة النانوية للشبكات الخفية: كيف تُعيد فيزياء القنوات الجزيئية المحصورة اختراع بنية المباني التحتية من الداخل

حين يُصبح الضيق فضيلة

في عالم الهندسة المعمارية، ظللنا نُردّد بديهية واحدة عبر قرنين من الممارسة: إذا أردت نقل المزيد، وسِّع الأنبوب. ماء أكثر؟ قطر أكبر. هواء أنقى؟ مجرى أعرض. بيانات أسرع؟ كابل أثخن. غير أن ثمة ظاهرة فيزيائية مذهلة تُحدث الآن شرخًا عميقًا في هذه البديهية، ظاهرة تقول بوضوح صادم إن الضيق — لا الاتساع — هو ما يُسرّع التدفق ويرفع الكفاءة إلى معدلات لا يُصدّقها العقل الهندسي التقليدي. ففي أعماق الفيزياء الجزيئية، اكتشف الباحثون أن أيون الهيدروجين — البروتون — حين يُحشر داخل قناة أضيق من شعرة الإنسان بملايين المرات، لا يتباطأ كما يتوقع المنطق، بل يتسارع بمعدل يفوق سرعته في الماء المفتوح بنحو أربعين ضعفًا. السر؟ إنه الحصر ذاته: القناة بالغة الضيق تُجبر جزيئات الماء على الاصطفاف في طابور واحد منظم، فيتحوّل الماء من وسط فوضوي إلى “سكة حديدية جزيئية” يقفز عليها البروتون بلا احتكاك تقريبًا. هذا الاكتشاف لا ينتمي إلى مختبرات الكيمياء وحدها؛ إنه في جوهره مبدأ تصميمي يمكن أن يقلب فهمنا لأعقد مشكلة تواجه المباني فائقة الارتفاع والمدن المدمجة رأسيًا: كيف نُوصل الحياة — ماءً وهواءً وطاقة — من القاعدة إلى القمة دون أن نستهلك المبنى من الداخل.

القفزة التي تتحدى المنطق: ميكانيكا غروتوس في أنبوب لا يراه العين

لفهم كيف يمكن لهذا المبدأ أن ينتقل من مختبر الفيزياء إلى مكتب المعماري، علينا أولًا أن نفهم الظاهرة ذاتها بلغة مبسطة. في كوب الماء العادي، لا يسبح البروتون كما تسبح حبة رمل في بركة. بروتون الهيدروجين كيان خفيف لا كتلة محسوسة له تقريبًا، لكنه يحمل شحنة موجبة. وقد أثبت العالِم تيودور غروتوس قبل أكثر من قرنين أن هذا البروتون ينتقل بطريقة فريدة لا تشبه أي أيون آخر: إنه لا يتحرك جسديًا عبر الماء، بل “يقفز” من جزيء ماء إلى جزيء ماء مجاور عبر الروابط الهيدروجينية، كأنه شرارة كهربائية تنتقل عبر سلسلة من الأيدي المتشابكة دون أن يتحرك أيٌّ من أصحاب الأيدي من مكانه. هذه الآلية، التي أوضحها بتفصيل دقيق كلٌّ من مياكي ورولاندي في مراجعتهما المرجعية حول آليات غروتوس وتطبيقاتها في الأجهزة البروتونية الحيوية، تمنح البروتون قدرة حركية تفوق أي أيون موجب آخر بعشر مرات تقريبًا في الماء العادي.

لكن الأمر يزداد إثارة حين يُحصر هذا الماء داخل قناة نانوية. فقد أجرى ديلاغو ونائور وهامر محاكاة حاسوبية لأنابيب كربون نانوية بقطر لا يتجاوز ثمانية أنغسترومات — وهو قطر لا يتسع إلا لصف واحد من جزيئات الماء. النتيجة كانت مذهلة: جزيئات الماء داخل هذا الأنبوب اصطفت تلقائيًا في خيط أحادي مثالي، وتوجّهت أقطابها الكهربائية في اتجاه واحد، فتحوّل الأنبوب إلى ما يشبه “سكة فائقة التوصيل” للبروتونات. معامل انتشار البروتون داخل هذا الخيط الأحادي فاق نظيره في الماء المفتوح بنحو أربعين ضعفًا. والسبب ليس أن القفزات الفردية أسرع بالضرورة، بل أن الاصطفاف الإجباري ألغى الفوضى: لم يعد البروتون يبحث عن شريك القفزة التالية وسط زحام عشوائي من الجزيئات، بل وجد أمامه طريقًا واحدًا مستقيمًا لا تشويش فيه ولا تفرّع.

ثم جاءت التجربة المعملية التي حوّلت هذا التنبؤ النظري إلى حقيقة قابلة للقياس. فقد نجح تونوغونتلا وفريقه في إدخال أنابيب كربون نانوية بقطر 0.8 نانومتر في أغشية دهنية اصطناعية، وقاسوا معدل نقل البروتونات عبر قناة واحدة. النتائج أكدت أن هذه القنوات الأحادية الخيط تنقل البروتونات بمعدلات تفوق كل القنوات البروتونية البيولوجية المعروفة، بل وتفوق أيضًا أغشية النافيون التي تُعدّ المعيار الذهبي في خلايا الوقود الهيدروجينية. أما حين وُسِّع القطر إلى 1.5 نانومتر — أقل من ضعف القطر الأصلي — فقد انهارت الميزة تمامًا، وعاد النقل إلى معدلاته العادية في الماء المفتوح. الرسالة كانت واضحة بحدة لا تقبل التأويل: الحصر الشديد هو الشرط البنيوي الحاسم للتوصيل فائق السرعة.

البروتون الذي يبني طريقه بنفسه: حين يتحوّل المسافر إلى مُنشئ البنية التحتية

من أكثر النتائج إثارة في هذا الحقل اكتشاف أن البروتون ليس مجرد “مسافر سلبي” ينتظر وجود ممر مائي جاهز كي يمر. ففي محاكاة جزيئية تفاعلية متعددة المقاييس أجراها بينغ وسوانسون وكانغ وتشو وفوث، تبيّن أن البروتون حين يقترب من فوهة قناة نانوية كارهة للماء — قناة جافة تمامًا لا ماء فيها — فإنه يفعل شيئًا لا يستطيعه أي أيون آخر: يدفع جزيئات الماء أمامه إلى داخل القناة عبر آلية قفز غروتوس ذاتها، فيخلق خيطًا مائيًا مؤقتًا ثم يعبر عليه. الأيونات الأخرى مثل البوتاسيوم تفعل العكس تمامًا — تمنع الماء من الدخول وتُبقي القناة جافة — لأنها لا تملك قدرة البروتون على تفريق شحنته عبر شبكة الروابط الهيدروجينية. هذا “الترطيب المحفَّز بالبروتون” خفض حاجز الطاقة الحرة للعبور من أكثر من 36 كيلوكالوري لكل مول في الحالة الجافة إلى نحو 18 كيلوكالوري لكل مول — أي إلى النصف.

وقد انتقل هذا المفهوم من المحاكاة الحاسوبية إلى التحقق التجريبي البيولوجي على يد كراتوشفيل وواتكينز ومرافيتش وفريقهم، الذين صمّموا قنوات بروتونية غشائية اصطناعية من حزم حلزونية خماسية تحتوي على موقع تحميل بروتوني قطبي مجاور لمسام كاره للماء بطول عشرين أنغسترومًا. المحاكاة التفاعلية أثبتت أن وصول البروتون يُحفّز تكوين خيوط مائية عابرة تمتد عبر الفجوة الكارهة للماء بالكامل، فتمكّن من التوصيل الغروتوسي. والنتيجة العملية كانت لافتة: هذه القنوات البسيطة المصمَّمة من الصفر نقلت البروتونات بمعدلات تُضاهي قناة بروتين إم-تو في فيروس الإنفلونزا، مع انتقائية تفوق مليون ضعف لصالح البروتون مقابل أيون الصوديوم. السبب بديهي بأناقة: خيط مائي أحادي مؤقت في مسام كاره للماء لا يستطيع استضافة أو تثبيت أيون صوديوم أو بوتاسيوم محاط بغلاف مائي ضخم، لكنه يستطيع تمرير البروتون الذي لا يحتاج إلى غلاف.

الإسقاط المعماري لهذا المبدأ شديد العمق: تخيّل شبكة خدمات داخل جدار مبنى لا تعمل إلا حين تُستدعى — قنوات “جافة” في الحالة العادية، لكنها تنشط وتتشكل ذاتيًا حين يصل إليها “الطلب” (ماء، حرارة، تيار). ليست أنابيب دائمة الامتلاء تستهلك مساحة وطاقة طوال الوقت، بل شبكات تنشيطية تعمل بمبدأ “التكوين عند الحاجة”، تمامًا كما يبني البروتون طريقه المائي لحظة وصوله ثم يختفي الطريق بعد عبوره.

كيمياء الجدران تتحكم في اتجاه التدفق: حين يُصبح سطح القناة أهم من قطرها

أحد أخطر الاكتشافات في هذا الحقل أن “ضيق القناة” وحده ليس كافيًا لتحقيق النقل المثالي؛ بل إن الطبيعة الكيميائية لسطح القناة الداخلي هي التي تُحدد آلية النقل وكفاءته واتجاهه. وهذا ما يحوّل الموضوع من مسألة أبعاد هندسية صرفة إلى مسألة “تصميم سطحي” — وهي لغة يفهمها المعماري تمامًا.

في دراسة حاسوبية شاملة أجراها دوان ويينغ وتيان وتشنغ وشي على قنوات مسطحة بين صفائح غرافين بأنواعها المختلفة، ظهرت نتيجة مفاجئة: حين تكون جدران القناة من الغرافين النقي — سطح أملس كاره للماء — فإن الماء المحصور ينزلق بسرعة هائلة بلا احتكاك تقريبًا، لكن شبكة الروابط الهيدروجينية بين جزيئاته تتفتت. في هذه الحالة، يتحرك البروتون بآلية “المركبة” — يركب فوق جزيء ماء سريع الانزلاق بدلاً من أن يقفز بين الجزيئات — وهي آلية سريعة لكنها فوضوية وغير موجّهة. أما حين تُغلَّف الجدران بمجموعات هيدروكسيل (كما في الهيدروكسي-غرافين)، فإن هذه المجموعات تُوفر نقاط ربط هيدروجيني إضافية تُبقي شبكة الروابط سليمة حتى في الحصر الشديد، فيعود البروتون إلى آلية القفز الغروتوسي المنظم. السطح الداخلي للقناة إذن هو “مفتاح تبديل” بين نمطين مختلفين تمامًا من النقل.

وقد ذهب تشانغ وسونغ وروان وفريقهم إلى أبعد من ذلك في دراستهم لأنابيب كربون نانوية مُزيّنة بذرات الفلور — وهي نموذج مبسط للقنوات الموجودة في أغشية حمض البيرفلوروسلفونيك المستخدمة في خلايا الوقود. وجدوا أن الفلورة تُرتّب جزيئات الماء والهيدرونيوم في سلاسل متناوبة قرب الجدار، وتُخفض حاجز الطاقة الحرة لدخول الهيدرونيوم بينما ترفعه للماء العادي، وتقمع الروابط الهيدروجينية “المتشعبة” التي تُشتّت اتجاه البروتون. في الأنابيب الفلورية الأوسع، تشكّلت شبكة هيدروجينية حلزونية متسلسلة عزّزت النقل الاتجاهي بعيد المدى. التأثير التعاوني بين بُعد الحصر وكيمياء السطح هو ما يُحدد كفاءة التوصيل البروتوني — وليس أيٌّ منهما بمفرده.

بالنسبة للمعماري، هذا يعني أن تصميم “باطن الجدار” — البطانة الداخلية لقنوات الخدمات — ليس تفصيلًا ثانويًا يُترك للمقاول، بل هو قرار تصميمي جوهري يُحدد كفاءة المبنى بالكامل. كما أن الأغشية الداخلية للقنوات النانوية تتحكم في سرعة واتجاه وآلية نقل البروتون، فإن الطلاءات الداخلية لمجاري التهوية وأنابيب المياه وقنوات التبريد يمكن أن تُعاد هندستها على المستوى الميكروي — بل والنانوي — لتوجيه التدفقات وتقليل الاحتكاك واستبعاد الملوثات بانتقائية تشبه انتقائية القناة البروتونية للبروتون دون الصوديوم.

الصمام الجزيئي: قنوات تسمح بالمرور في اتجاه واحد فقط

ثم تأتي الطبقة الأكثر ثورية في هذا البحث: القنوات “المُقوِّمة” — أي التي تسمح للبروتون بالمرور في اتجاه واحد وتمنعه في الاتجاه المعاكس، تمامًا كصمام عدم الرجوع في أنبوب مياه، لكن على المستوى الجزيئي ودون أي جزء متحرك.

نجح لي وتشانغ ويو وفريقهم في تصنيع قناة نانوية هجينة من إطار معدني-عضوي بمسام أقل من نانومتر واحد — تحديدًا من نوع ميل-121 وميل-53 — مزروع على جانب واحد من قناة بوليمرية نانوية من البولي إيثيلين تيريفثالات. المحاكاة الجزيئية كشفت أن الماء داخل مسام الإطار المعدني-العضوي الضيقة ينتظم في سلاسل هيدروجينية خماسية ورباعية مثالية، بينما يبقى الماء في الجانب البوليمري الأوسع فوضويًا وعشوائيًا. عند هذا التقاطع — نقطة الانتقال من الفوضى إلى النظام — تحدث المعجزة: حسابات نظرية دالة الكثافة أظهرت أن حاجز الطاقة لنقل البروتون من الماء الفوضوي (البوليمر) إلى الماء المنظم (الإطار المعدني-العضوي) أقل بنحو الضعف من حاجز النقل في الاتجاه المعاكس. النتيجة: تقويم بروتوني بنسبة تصل إلى خمسمئة ضعف، وتوصيلية بروتونية تفوق محلول حمض الهيدروكلوريك بمرتبة أو مرتبتين من الحجم، مع انتقائية عالية للبروتون مقابل أيونات الكلوريد والبوتاسيوم والصوديوم والليثيوم. والأهم: هذا التأثير يختفي تمامًا في قنوات متماثلة أسطوانية — مما يُثبت أن التقاطع بين بنيتين مائيتين مختلفتي النظام، لا مجرد شكل المسام، هو ما يُنشئ النقل الغروتوسي أحادي الاتجاه.

هذا المفهوم — الصمام بلا أجزاء متحركة الذي يعمل بفارق النظام البنيوي بين وسطين — يُمثل نموذجًا أوليًا لما يمكن أن نُسمّيه “التصميم التقاطعي” في شبكات خدمات المباني. بدلًا من صمامات ميكانيكية تتعطل وتتآكل وتحتاج صيانة، يمكن تصميم نقاط تقاطع بين قنوات ذات بنى سطحية مختلفة تسمح بالتدفق في اتجاه واحد بحكم الفيزياء وحدها — في أنظمة التبريد، أو التهوية الطبيعية، أو حتى في شبكات الصرف الصحي الدقيقة.

الواجهة التي تُولّد الطاقة: حين يصعد البروتون ضد التيار

من الاكتشافات التي تُغري المعماري أكثر من غيرها ما وجده شيا وتشو وتشو وفريقهم في أغشية رقائقية من مادة إم-إكس-إين مع بولي فينيل الكحول. حين تتسلل قطرة ماء إلى القنوات ثنائية البعد بين طبقات هذه المادة — قنوات لا يتجاوز اتساعها نانومترين — فإن الماء يتفاعل مع مجموعات الهيدروكسيل على السطح ويُحرر بروتونات. هذه البروتونات، بدلاً من أن تتبع الماء في اتجاه تسلله الشعري، تفعل شيئًا غير متوقع: تنتشر في الاتجاه المعاكس — “تصعد ضد التيار” — لأن حركتها الغروتوسية السطحية أسرع بكثير من حركة الماء البطيئة داخل القناة الضيقة. هذا الانفصال بين سرعة البروتون وسرعة الماء يُولّد فرق جهد كهربائي يصل إلى أربعمئة ميلّي فولت من قطرة ماء واحدة بحجم خمسة ميكرولترات، ويستمر لأكثر من خمس ساعات ونصف.

الواجهة المعمارية التي تُبنى من مواد تحتوي على مثل هذه القنوات ثنائية البعد تتوقف عن كونها “جلدًا سلبيًا” يحمي المبنى من المطر والحرارة. إنها تتحوّل إلى “غشاء مولّد للطاقة” يستخلص الكهرباء من كل قطرة مطر أو من كل تغيّر في الرطوبة المحيطة. ليست هذه خيالًا علميًا: الأرقام التجريبية المنشورة تُظهر أن المبدأ يعمل فعلًا، وأن التحدي الهندسي هو في تكبير المساحة الفعالة وتطوير مواد متينة ورخيصة بما يكفي لتغليف واجهات المباني.

ما وراء غروتوس: حين تقفز الذرة عبر الجدار نفسه

عند المقاييس الأصغر — مسام بقطر ثلاثة إلى أربعة أنغسترومات مُزيّنة بمجموعات كربوكسيل وهيدروكسيل — يتحوّل المشهد مرة أخرى. فقد كشفت محاكاة كاو وتشو وشين وتشيو وغو، التي جمعت بين ميكانيكا الكم والديناميكا الجزيئية التفاعلية، عن آلية مختلفة تمامًا عن قفز غروتوس التقليدي: آلية “الطَّرق” حيث يقترب الهيدرونيوم من مجموعة وظيفية على جدار المسام ويُشكّل رابطة تساهمية جديدة مع أكسجين المجموعة، فيُطلق في اللحظة ذاتها هيدروجين المجموعة الأصلي نحو جزيء الماء التالي — تبديل تساهمي متزامن بخطوة واحدة بدلاً من قفزات هيدروجينية متعددة. حاجز الطاقة لهذه الآلية — نحو 0.54 إلكترون فولت — يُمثّل ثلث حاجز القفز التقليدي عبر المسام ذاتها. والأكثر إثارة أن هذه العملية تُنتج منحنيات تيار-جهد غير خطية بوضوح، مع “فجوة محجوبة” عند الجهود المنخفضة — وهي ظاهرة حصار كولوم البروتوني التي تنشأ من طاقة شحن البروتون الواحد مضافًا إليها حاجز تبديل الرابطة التساهمية. هذه الظاهرة تختفي في المسام الأوسع — فوق 0.8 نانومتر — حيث تعود خيوط الماء المتصلة ويسود التوصيل الغروتوسي الأومي العادي.

ما يعنيه هذا للمعماري ليس بناء ترانزستور بروتوني داخل جدار — وإن كان ذلك ممكنًا نظريًا — بل فهم أن “مادة الجدار ذاتها يمكن أن تُشارك في النقل” بدلاً من أن تكون مجرد حاوية. الجدار المستقبلي ليس حاجزًا بين داخل وخارج، بل وسيطًا نشطًا يُبدّل الروابط الكيميائية ويُمرر الأيونات أو يحجبها بانتقائية يُبرمجها المصمم عبر اختيار المجموعات الوظيفية على السطح الداخلي.

وفي الحد الأقصى من الحصر — فجوات بين صفائح نيتريد البورون السداسي لا تتجاوز 3.0 إلى 3.5 أنغستروم — أظهرت محاكاة حسيني ويارأحمدي وعزيزي وحبيب نجاد كرايم وساوري أن الماء نفسه يتفكك ميكانيكيًا: تداخل المدارات الإلكترونية القسري بين الماء والسطح يدفع ذرة الأكسجين للارتباط بذرة البورون المحبة للإلكترونات، فيُهدرل السطح ويُحرر بروتونات وهيدروجين يمكنهما الانتقال عبر الفراغ بين الطبقات بآلية غروتوسية. الماء هنا لم يعد وسطًا سلبيًا ينقل البروتون، بل تحوّل هو ذاته إلى كاشف كيميائي يُعدّل بنية القناة. هذا النظام المتطرف له صلة مباشرة بمتانة الأغشية النانوية المستخدمة في الترشيح وتنقية المياه — وهي تقنيات بدأت تجد طريقها إلى واجهات المباني وأنظمة إعادة تدوير المياه الرمادية في المباني الخضراء.

المعماري كمهندس تدفقات مجهرية: إعادة تصوُّر باطن المبنى

ما يربط كل هذه الاكتشافات المتباينة — من أنابيب الكربون النانوية إلى أغشية إم-إكس-إين الرقائقية إلى قنوات الإطارات المعدنية-العضوية الهجينة — هو مبدأ تصميمي واحد يمكن ترجمته مباشرة إلى لغة العمارة: الشبكات الخفية داخل المبنى — أنابيب الماء، مجاري الهواء، كابلات الطاقة، قنوات الصرف — لا ينبغي أن تُصمَّم بمنطق “الأنبوب الأوسع أفضل”، بل بمنطق “القناة الأذكى أكفأ”. القناة الذكية هي التي تجمع بين ثلاثة عناصر: البُعد المحصور الصحيح الذي يُجبر التدفق على الانتظام، والسطح الداخلي المُهندَس الذي يُحدد آلية النقل واتجاهه، والتقاطعات البنيوية المدروسة التي تعمل كصمامات بلا أجزاء متحركة.

المباني فائقة الارتفاع والمدن المدمجة رأسيًا — تلك الأبراج التي تطمح لتجاوز الكيلومتر — تواجه تحديًا وجوديًا في ضخ الماء والهواء إلى قممها. الحل التقليدي هو مضخات ومراوح عملاقة تستهلك ما يصل إلى عشرين بالمئة من طاقة المبنى الإجمالية. الحل المستوحى من فيزياء القنوات المحصورة مختلف جذريًا: شبكة من القنوات بالغة الضيق والانتظام مدمجة في سُمك الجدران والأسقف والأرضيات، تنقل التدفقات عبر “قفزات متتالية” بين محطات مرحلية — كل محطة تُعيد تنظيم التدفق وتدفعه إلى المحطة التالية بأدنى طاقة، تمامًا كما يقفز البروتون بين جزيئات الماء المصطفة. الحصر هنا ليس قيدًا بل أداة: كلما ضاقت القناة وزاد انتظام بطانتها الداخلية، قلّ الاحتكاك وارتفعت الكفاءة.

هذا التحوّل يتطلب من المعماري أن يتقن لغة جديدة: لغة التصميم السطحي والكيمياء الوظيفية والمقاييس النانوية. لم يعد كافيًا أن يعرف المعماري أبعاد الأنبوب وضغط المضخة؛ عليه أن يفهم كيف تتفاعل بطانة القناة مع السائل الذي يمر فيها، وكيف يُمكن لتغيير طبقة بسمك ذرات قليلة أن يُحوّل أنبوبًا عاديًا إلى ممر فائق التوصيل أو صمام أحادي الاتجاه أو حتى مولّد كهربائي مجهري. المبنى المستقبلي ليس كتلة خرسانية تمر بها أنابيب؛ إنه كائن حي بشبكة وعائية مجهرية تتنفس وتضخ وتُوزّع وتُولّد — وفيزياء القنوات النانوية المحصورة هي الشفرة الجينية لهذه الشبكة.

المراجع

مياكي ت.، رولاندي م. “آليات غروتوس: من نقل البروتون في الأسلاك البروتونية إلى الأجهزة البروتونية الحيوية”. مجلة الفيزياء: المادة المكثفة، 2015.

ديلاغو ك.، نائور م. م.، هامر غ. “نقل البروتون عبر أنابيب الكربون النانوية المملوءة بالماء”. رسائل الفيزياء التطبيقية، 2003.

تونوغونتلا ر.، ألين ف.، كيم ك.، بيليفو أ.، نوي أ. “نقل البروتون فائق السرعة في مسام أنابيب الكربون النانوية دون النانومتر الواحد”. المجلة البيوفيزيائية، 2016.

كراتوشفيل هـ. ت.، واتكينز ل. ك.، مرافيتش م. وآخرون. “خيوط الماء العابرة تتوسط نقل البروتون الانتقائي في بروتينات القنوات المصممة”. كيمياء الطبيعة، 2023.

بينغ ي.، سوانسون ج. م. ج.، كانغ س.، تشو ر.، فوث غ. أ. “البروتونات الزائدة المُميَّهة قادرة على إنشاء خيوط مائية خاصة بها”. مجلة الكيمياء الفيزيائية ب، 2014.

تشانغ ن.، سونغ ي.، روان إكس. وآخرون. “الخصائص البنيوية للبروتونات المُميَّهة في القنوات التوصيلية: تأثيرات الحصر والفلورة عبر محاكاة الديناميكا الجزيئية”. الكيمياء الفيزيائية والفيزياء الكيميائية، 2016.

دوان هـ.، يينغ ز.، تيان ل.، تشنغ ي.، شي ل. “نقل البروتون المائي في القنوات النانوية القائمة على الغرافين”. لانغميور، 2022.

لي إكس.، تشانغ هـ.، يو هـ. وآخرون. “نقل البروتون أحادي الاتجاه والانتقائي في القنوات النانوية الهجينة ذات البنية غير المتماثلة مع عناقيد مائية محصورة من النانو إلى ما دون النانو”. المواد المتقدمة، 2020.

شيا هـ.، تشو و.، تشو إكس. وآخرون. “توليد الكهرباء عبر انتشار البروتون المعاكس للتيار في القنوات النانوية ثنائية البعد”. تقنية النانو الطبيعية، 2024.

تشو ف.، شولتن ك. “توصيل الماء والبروتون عبر أنابيب الكربون النانوية كنماذج للقنوات البيولوجية”. المجلة البيوفيزيائية، 2003.

كاو ي.، تشو و.، شين ك.، تشيو هـ.، غو و. “تأثير حصار كولوم البروتوني المتضمن تبديل الرابطة التساهمية أكسجين-هيدروجين”. رسائل الفيزياء التطبيقية، 2024.

حسيني أ.، يارأحمدي أ. م.، عزيزي س.، حبيب نجاد كرايم أ.، ساوري ر. “جزيئات الماء في الفراغ بين طبقات نيتريد البورون: الجليد والتحلل المائي في الحصر الفائق”. الكيمياء الفيزيائية والفيزياء الكيميائية، 2024.