我院侯旭教授课题组在Advanced Materials发表科研成果:曲率驱动的动态纳米限域空间中反常离子输运行为研究

我院侯旭教授课题组在Advanced Materials发表科研成果:曲率驱动的动态纳米限域空间中反常离子输运行为研究

动态纳米限域空间中的物质输运研究与人类细胞的基本生命活动、疾病感染以及柔性纳流控的发展息息相关,其受尺寸效应,空间位阻,短程作用力等相关因素影响。什么样的因素发挥决定性的作用一直是一个争议,特别是在动态变化的纳米限域空间,受到材料选择和检测极限的限制,其对物质的输运调控机制尚未清晰。

近来,厦门大学物理科学与技术学院侯旭教授(通讯作者)以及特聘副研究员王苗博士(第一作者)首次构筑动态米通道,探讨了离子在动态纳米限域空间中的动态传输机制和决定因素,并且发现了其动态变的反常离子运行。他们发现,在离子尺寸、浓度、价态和外电势的特定协同作用下,弯曲电势和外电势具有相同的数量级,此时,弯曲电势将驱动离子输运。例如,在较小的外电场和较小的离子浓度,并且需要特定的离子,例如钾离子的条件下,纳米通道的轴向非对称变形将会成为引发整流效应的主导因素。而在较大的电场和浓度时,或者锂离子条件下,纳米通道的变形则不会对离子电流产生影响。这个值与我们人体的心肌细胞静息电位以及钾离子浓度值相吻合。他们还发现了纳米通道轴向变形引发的自发离子电流以及对不同价态离子的输运规律。进一步,他们通过纳米通道动态变形,实现了整流与双通道的实时可逆转换。这一发现预测了生命科学的潜在机理,将对纳米尺度的物质输运,细胞生命活动,纳流控的设计等具有重要的意义。

相关工作已发表于Advanced Materials (2019, 1805130. DOI: 10.1002/adma.201805130. 厦门大学物理科学与技术学院作为第一通讯单位), Dynamic Curvature Nanochannels-based Membrane with Anomalous Ionic Transport Behaviors and Reversible Rectification Switch.https://doi.org/10.1002/adma.201805130