纳米受限空间的水表现出与宏观体相水(Bulk water)不一样的构型和动力学性质，近年来已引起人们的广泛关注。其中水在纳米通道中的输运性质，对生命科学、物理化学、纳米流体器件领域的发展都显得特别重要。因为像分子筛、分子水泵、纳米传感器、反渗透膜脱盐装置、生物膜蛋白通道中水与离子的输运等，都与水在纳米通道中的输运行为密切相关。以往的研究表明，水在适当孔径的纳米通道中，以单分子链的形式有序排列，它们通过氢键网络联系在一起，做协调一致的运动。虽然目前已经存在大量的纳米水通道方面研究，但它们主要是考虑平均场的变化对水输运性质的影响，多体剩余相互作用和相应的集体运动模式并没有受到人们足够的重视。特别是，由于氢键的链接，构成这种有序链状结构的水分子具有一定的振动和转动频率，与此相关的集体运动模式并没有得到应有的关注。我们研究表明，外场诱导的集体激发可能会引起它们的共振，水分子在共振中能获取较大能量摆脱氢键的束缚，从而会使相关输运性质发生显著的变化。极性水分子能响应外界的机械振动和电磁扰动，从这一点出发，本论文集中研究了碳纳米管的呼吸振动和太赫兹电场对水输运性质的影响。　　首先，我们利用分子动力学方法(Molecular Dynamics Simulations)研究了荷载呼吸模式的(6，6)单壁碳纳米管(SWCNT)对其中水分子动力学性质的影响。我们采用对碳纳米管上的所有碳原子施加相同的周期外力的手段，模拟其呼吸模式。碳纳米管和水之间通过范德瓦尔斯相互作用传递能量。研究结果表明，当呼吸模态的频率处在3～15 THz范围内，碳纳米管内水水之间的氢键被频繁打断，碳纳米管内水分子平均占有数明显减少，水的净流量(flux)显著提高（峰值是远离这个频率范围的3倍左右）。然而，当呼吸频率远离这个范围时，水的输运性质几乎不受任何影响。碳纳米管内的水分子链可以抽象为谐振子模型，经过估算得到其固有频率处在4.8～14.5 THz范围内。这个范围很好的对应了大流量所在的频率区间。这些现象说明了碳纳米管内的水与荷载呼吸模式的碳纳米管之间是一种共振响应。我们对不同长度和管径的碳管以及不同的渗透压都做了模拟，发现共振机制具有普适性。另外，研究表明(6，6)单壁碳纳米管的呼吸频率也处在这共振频率范围内，这是将来实际应用的有利条件。　　接着，我们又研究了太赫兹(THz)电场对纳米通道中水的输运性质的影响。在模拟中，我们先是对系统施加了不同频率、沿垂直于碳纳米管轴方向的交变电场。水分子是极性分子，在交变电场中必然会受到电力矩的作用。研究结果表明，当对系统施加的太赫兹电场频率在4～24 THz范围内时，碳纳米管内的水分子与电场有很强的耦合作用，这导致水链被频繁的打断，管内水分子的平均占有数明显降低，净流量显著提高。当频率低于这个范围时，所加的交变电场相似于垂直于碳纳米管轴向方向的静电场，这导致净流量急剧下降，在频率减小到0.01 THz左右时，水分子几乎很难穿过碳纳米管道;当频率在这个范围之上时，净流量也会急剧下降，当频率增大到约40 THz以上时，电场对碳纳米管里的水分子的影响可以忽略，水的输运性质几乎不变化。同样地，利用谐振子模型，我们估算出水链的内禀振动频率处在约4～14THz范围内。然而，除了振动之外，太赫兹电场还能使水分子产生直接的转动。我们估算出固有转动频率大概在14～24 THz范围内。结合这两个共振频率范围，我们可以看出上述模拟得到的大流量对应的频率区间与碳纳米管中的水分子固有频率区间基本一致。这个现象说明了碳纳米管内的水能够与所加的太赫兹电场之间形成共振响应，水分子在共振中获取足够的能量，挣脱氢键的束缚，带来相应的输运性质发生显著的变化。另一方面，模拟发现，在上述共振频率区间里，不同方向的太赫兹电场对纳米水通道的影响基本相同。　　总之，利用分子动力学方法，我们首次研究了碳纳米管中水输运性质受呼吸振动和太赫兹电场的影响，揭示了适当条件的呼吸振动和太赫兹电场能通过共振机制使水的氢键发生频繁断裂，并带来净水流量的显著提高。这些成果对指导设计高通量的纳米流体器件和理解生物活动，特别是生物水通道效应有重要的帮助。