纳米限域金属离子/质子双向快速整流传输机制揭示

记者从中国科学技术大学获悉，该校工程科学学院吴恒安教授研究团队与澳大利亚蒙纳士大学化学与生物工程系王焕庭教授研究团队展开合作，揭示了纳米限域空间离子/质子的双向快速整流传输机制，研究成果日前发表在《科学进展》上。

高效的离子整流通道是生物体调节各项生理机能的结构基础，如生物膜表面的钾离子通道可以实现离子和质子沿相反方向进行整流传输，以保证膜两侧的电解质和pH平衡，维持各项生命活动的正常进行。离子整流通道在清洁能源的转换和储存等领域也有着广泛的应用前景。

研究团队制备了一种由金属有机物框架和聚对苯二甲酸乙二醇酯组合而成的非均质通道结构。这种非对称的纳米通道同时具备沿尖端向基端的金属离子整流效应和沿基端向尖端的质子整流效应，两种粒子的整流比均达到100以上。同时，该非均质通道结构具有很好的整流稳定性，在苛刻的pH条件和多次重复电压加载中都展现出金属离子和质子的快速整流传输。研究人员通过理论计算发现，限域空间内金属离子的传输受到浓度梯度的调控，而质子的传导则是由规则排列的水链结构决定，两种粒子不同的传输机制导致了该纳米通道具有双向整流特性，进而揭示出限域空间内金属离子/质子的双向快速整流传输机制。

这项研究成果为人工离子通道的结构设计提供了新的思路，也有望推动高通量选择性膜技术的进一步发展。

(中国科大供图)

关键词： 金属离子 研究成果 整流效应 广泛的应用 钾离子通道