受限水传输水凝胶纳米通道

限域水主导传输

一种基于限域水主导的离子/分子输运策略，在非荷电水凝胶纳米通道中实现选择性快速传质，为仿生智能传输器件提供新思路。

Li, Peijia · Yang, Xiaotao · 陈凤翔 · Hao, Dezhao · Xu, Zhe · 丘明 · He, Shaofan · Xia, Fan · Tian, Ye

Nano Letters 2024

技术优势

无需电荷修饰

通道壁不带电荷，避免了荷电通道常见的长期运行中的电荷屏蔽或降解问题，有望提高器件稳定性。

离子选择性可调

通过引入不同的碱金属离子，可以可逆地改变限域水的氢键结构，从而增强或抑制传输，实现Na⁺/Li⁺与Cs⁺/K⁺的区分。

制备工艺简单

采用原位光聚合方法在商品化AAO模板内一步构建水凝胶纳米通道，无需复杂的表面化学修饰或昂贵的设备。

应用场景

• 水凝胶功能器件：用于构建无需电荷修饰的智能水凝胶器件，长期运行稳定性更好。
• 微流控芯片：集成到微流控芯片中，实现对Na⁺/Li⁺的选择性快速传输。
• 纳米流体离子筛分：利用限域水氢键调控，实现碱金属离子的差异化筛分。
• 仿生离子通道：模拟生物通道中限域水的作用机制，无需引入电荷。
• 生化物质分离：用于生物分子分离中，通过离子种类调控传输速率。