羰基修饰双层石墨烯纳米孔

钾钠选择性比超千倍

在双层石墨烯纳米孔上修饰扭曲羰基环,首次在人工体系中实现了接近生物离子通道的严格钾离子选择性传输。

李继鹏 · Du, Linhan · Kong, Xian · Wu, Jianzhong · 卢滇楠 · 江雷 · 郭伟

National Science Review 2023

参数信息

动态K+/Na+选择性比
1295
钾离子传导速率
3.5 × 10⁷ ions/s
渗透功率密度
>1000 W/m²
石墨烯孔隙率
<1 %

技术优势

选择性达生物级

动态K+/Na+选择性比1295,与生物钾通道相当,可高效筛分钾钠离子。

传导速率接近生物通道

钾离子传导速率达3.5 × 10⁷ ions/s,高选择性下单离子通量仍保持高水平。

揭示类生物输运机制

发现双离子输运模式,其中两个钾离子通过共享层间水分子连接,以软敲击机制快速释放,类似生物通道。

超高渗透功率密度

混合KCl与NaCl溶液时,在石墨烯孔隙率<1%条件下理论功率密度>1000 W/m²。

应用场景