近年來,納米限域結(jié)構(gòu)中的離子傳輸因其不僅具有重要的理論研究意義,而且在分子調(diào)控、能源轉(zhuǎn)換、過濾除鹽、離子器件、傳感器等領(lǐng)域中也具有潛在應(yīng)用價(jià)值,而受到廣泛的關(guān)注。不對(duì)稱納米孔中整流、負(fù)微分電阻、振蕩及滯后等獨(dú)特的離子傳輸行為研究,近年來已經(jīng)成為納米離子學(xué)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一,其中最早發(fā)現(xiàn)的整流現(xiàn)象被研究的最為廣泛。改變傳輸離子的種類能使整流減小或反轉(zhuǎn),但是目前的整流反轉(zhuǎn)僅在多價(jià)離子體系中被觀察到,單價(jià)離子體系中的整流反轉(zhuǎn)現(xiàn)象尚未被報(bào)道,而整流比大小與Hofmeister序列的關(guān)系更是鮮有研究。
在國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部和中科院的大力支持下,中科院活體分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)室毛蘭群研究員課題組于萍研究員等科研人員在聚電解質(zhì)刷功能化微納米管離子傳輸方面開展了研究。通過表面引發(fā)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合的方法,實(shí)現(xiàn)了玻璃微納米管內(nèi)表面的聚咪唑陽離子刷的可控修飾,并在該微米管中,率先觀察到了整流現(xiàn)象,提出了同時(shí)適用于微米和納米尺度整流的模型(J. Am. Chem. Soc., 2017, 139, 1396)。進(jìn)一步,他們利用此現(xiàn)象,成功構(gòu)筑了基于微米整流的ATP傳感器,實(shí)現(xiàn)鼠腦透析液中ATP的傳感分析(Anal. Chem., 2017, 89, 6794)。
在上述研究的基礎(chǔ)上,他們進(jìn)一步研究了不同單價(jià)陰離子對(duì)聚咪唑陽離子功能化微納米管整流的影響。結(jié)果表明,不同于kosmotropes (如Cl-),chaotropes (如ClO4-)受疏水作用的驅(qū)動(dòng),更易吸附于聚咪唑陽離子表面,在高鹽濃度時(shí)發(fā)生過吸附,從而使得聚咪唑陽離子的表觀電荷發(fā)生反轉(zhuǎn),使得功能化微納米管的離子傳輸表現(xiàn)為濃度依賴的整流反轉(zhuǎn)(如圖一所示)。同時(shí),他們對(duì)Hofmeister序列中單價(jià)陰離子對(duì)應(yīng)整流比大小進(jìn)行排序,發(fā)現(xiàn)了該序列與Hofmeister序列一致,這也是首次在固體納米孔中觀察到Hofmeister序列。
圖1. 功能化納米管在不同離子溶液中的整流行為
該研究為通過調(diào)控孔內(nèi)壁表面化學(xué)進(jìn)而構(gòu)筑基于納米孔的離子器件和傳感器提供了理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。相關(guān)結(jié)果發(fā)表于Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 4590。
論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/anie.201800335
- 中科院化學(xué)所江劍團(tuán)隊(duì) ACS Nano等:聚電解質(zhì)刷助力高性能超級(jí)電容器的理論設(shè)計(jì) 2023-08-23
- 華東理工大學(xué)郭旭虹教授課題組在納米聚電解質(zhì)刷原位誘導(dǎo)超分子纖維的組裝生成領(lǐng)域的研究取得進(jìn)展 2018-04-10
- 中科院化學(xué)所在防冰表面材料研究方面取得重要進(jìn)展 2016-06-17
- 澳門大學(xué)王瑞兵教授、南科大肖凱副教授等 Adv. Mater.: 基于調(diào)控水凝膠中離子傳輸?shù)姆律暰W(wǎng)膜-賦能機(jī)器視覺 2025-03-18
- 東華大學(xué)朱美芳院士/徐桂銀團(tuán)隊(duì) JACS: 陰離子錨定隔膜提升鈉離子傳輸動(dòng)力學(xué) 2025-03-05
- 湖北大學(xué)尤俊/安農(nóng)大葉冬冬 AFM:“準(zhǔn)溶劑”精準(zhǔn)控制甲殼素鏈片層數(shù),增強(qiáng)離子傳輸管理 2024-10-12
誠(chéng)邀關(guān)注高分子科技

- 市場(chǎng)破300億!PMEC China 色...
- 搶先注冊(cè)!2025年西部橡塑展...
- “碼”上參觀預(yù)登記,好禮拿...
- 聚合物發(fā)泡行業(yè)技術(shù)培訓(xùn)(第...
- 《塑料改性及加工技術(shù)要領(lǐng)》...
- 中國(guó)生命科學(xué)“36%增速”密...
- 關(guān)于舉辦第六屆中國(guó)實(shí)驗(yàn)室發(fā)...
- 2025西部橡塑展年度計(jì)劃重磅...
- 獨(dú)家采訪丨美國(guó)禁令再度升級(jí)...
- 政策助力科研創(chuàng)新,PMEC Chi...
- 邀請(qǐng)函 | 涂料抗菌技術(shù)前沿...
- 安農(nóng)大陳玉霞教授團(tuán)隊(duì) AFM: ...
- 華南理工大學(xué)趙俊鵬教授《Pr...
- 大連理工大學(xué)蹇錫高院士團(tuán)隊(duì)...
- 南京林業(yè)大學(xué)羅艷龍 AFM:受...
- 中科大閆立峰教授團(tuán)隊(duì) Macro...
- 武大常春雨、寧波材料所陳濤...
- 南科大陳忠仁教授團(tuán)隊(duì)《Acc....
- 東南大學(xué)張?zhí)熘淌趫F(tuán)隊(duì) JCR...
- 齊魯工大于得海教授 AFM:光...
- 四川大學(xué)王玉忠院士團(tuán)隊(duì) Mat...
- 上海交大莊小東教授團(tuán)隊(duì) Adv...