仿生离子通道研究进展:从一维到二维  

Recent progress in bio-inspired smart nanopores:from 1D to 2D

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作  者:冯亚平[1] 徐培杰[2] 程宏飞[2] 郭维[1] 

机构地区:[1]中国科学院理化技术研究所仿生智能界面科学实验室,北京100190 [2]中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083

出  处:《中国科学:化学》2017年第6期734-741,共8页SCIENTIA SINICA Chimica

基  金:国家自然科学基金(编号:21522108;11290163)资助项目

摘  要:在生物电体系中,细胞膜中层级排列的离子通道和离子泵构成集成化的纳米尺度的离子导体,它们成为生命体系能量转换的关键结构基础.从生物离子通道上获得相关启示,通过构筑一维、二维纳米孔道来模拟生物离子通道的结构和功能,实现了可控的离子传输和能量转换.本文总结了仿生离子通道从一维直通构型到二维层状构型的发展,各自的特点、材料的制备方法,以及在仿生能量转换方面的应用.二维仿生离子通道提供了一种大规模、低成本、更为高效的纳米孔道材料制造技术,向纳米孔道材料的实用化迈出了重要一步.本文还重点介绍了二维层状材料及其构筑的二维离子通道在超滤、能量转换与存储等方面的应用.In nature, the nanoscale ionic conductors, such as the protein ion channels and ion pumps on cell membranes, become the structural foundation of life process. Learning from these biological counterparts, scientists and engineers have constructed one-dimensional (1D) and two-dimensional (2D) artificial nanofluidic systems to control the ion transport on nanoscale and find various applications in, for example, electrokinetic energy conversion. In this review, we briefly summarized the development history and recent progress of the bio-inspired smart nanopores. The development direction for the next-generation bio-inspired nanofluidic systems goes to the reconstructed 2D layered materials, which provides large-scale, low-cost, and much more efficient manufacture technology. We also highlighted some recent progress in the application for energy conversion and storage.

关 键 词:仿生 二维材料 离子输运 能量转换 纳米孔道 

分 类 号:TB391[一般工业技术—材料科学与工程]

 

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