Two-dimensional adaptive membranes with programmable water and ionic channels

离子 磁导率 选择性 石墨烯 离子通道 化学物理 生物膜 生物物理学 材料科学 高分子 化学 纳米技术 离子键合 生物化学 有机化学 生物 受体 催化作用
作者
Daria V. Andreeva,Maxim Trushin,А. А. Никитина,Mariana C. F. Costa,Pavel V. Cherepanov,Matthew Holwill,Siyu Chen,Kou Yang,See Wee Chee,Utkur Mirsaidov,Castro Neto, Antonio H,Novoselov, Konstantin
出处
期刊:The University of Manchester - Research Explorer [University of Manchester]
被引量:38
标识
DOI:10.1038/s41565-020-00795-y
摘要

Membranes are ubiquitous in nature with primary functions that include adaptive filtering and selective transport of chemical/molecular species. Being critical to cellular functions, they are also fundamental in many areas of science and technology. Of particular importance are the adaptive and programmable membranes that can change their permeability or selectivity depending on the environment. Here, we explore implementation of such biological functions in artificial membranes and demonstrate two-dimensional self-assembled heterostructures of graphene-oxide and polyamine macromolecules, forming a network of ionic channels that exhibit regulated permeability of water and monovalent ions. This permeability can be tuned by a change of pH or the presence of certain ions. Unlike traditional membranes, the regulation mechanism reported here relies on interactions between the membranes internal structure and ions. This allows fabrication of membranes with programmable, predetermined permeability and selectivity, governed by the choice of components, their conformation and charging state.
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