莫纳什大学
阳离子的超快整流反向传输
鸣谢:莫纳什大学莫纳什膜创新中心化学与生物工程系王焕婷教授 莫纳什大学的研究人员开发了一种更快、更有效的纳米设备来过滤质子和碱金属离子，这将有助于设计下一代清洁能源技术、转换和存储的膜
这种新的纳米设备以原子级精度工作，同时通过反向电渗析产生自己的能量
在发表在《科学进展》杂志上的论文中，由来自Monash大学的澳大利亚获奖者Wang ting Fellow教授领导的研究小组发现，一种金属有机框架(MIL-53-COOH)-聚合物纳米流体装置模拟了生物内向整流钾通道和外向整流质子通道的功能
“它具有重要的现实意义，特别是对于设计用于清洁能源技术、能源转换和储存、可持续采矿和制造的下一代膜，以及酸和矿物回收的具体应用，”王教授说
莫纳什大学化学和生物工程系的卢君
钾离子通道是分布最广的离子通道，几乎存在于所有生物体内
具有原子级精度的离子定向超快运输是细胞膜中生物离子通道的核心功能之一
这些生物离子通道协同维持细胞膜上的电解质和pH平衡，这对细胞的生理活动是必不可少的
例如，细胞中的电解质浓度紊乱，特别是对于带正电荷的离子如钾、钠和质子，被认为与一些疾病如癫痫有直接联系
受这些功能的启发，由多孔材料构成的人造纳米通道器件已被广泛用于纳米流体离子传输的实验研究，以实现在生物离子通道中观察到的离子特异性传输特性
例如，碳纳米管、石墨烯、聚合物和金属有机框架(MOFs)已被用于构建纳米尺寸的孔，以模拟生物离子通道的原子级离子和分子传输
然而，生物激发的质子和金属离子超快整流反向输运的发现至今未见报道
“在我们的金属-有机框架(MIL-53-COOH)-聚合物纳米流体器件中发现的前所未有的离子特异性整流输运行为归因于金属离子和质子的两种不同机制，这通过理论模拟得到了解释
这项工作加深了我们对设计人工离子通道的认识，这对纳米流体、膜和分离科学领域非常重要，”王教授说
“这是一个令人兴奋的基本发现，我们希望它能激发对这些重要领域的更多研究，”王教授说
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