清晨好,您是今天最早来到科研通的研友!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您科研之路漫漫前行!

Tailoring ion-channel affinity for enhanced COF membrane mono/divalent cation selectivity

作者
Yaqian Du,Da Lei,Lingli Ran,Bing Zhao,Baoliang Lv,Xiao Du,Zhong Liu
出处
期刊:Nano Research [Springer Science+Business Media]
卷期号:19 (7): 94908504-94908504 被引量:6
标识
DOI:10.26599/nr.2026.94908504
摘要

Abstract Precise regulation of the transport properties of monovalent and divalent cations is essential for applications in biosensors, membrane separation, nanofluidic devices, and energy conversion systems. For artificial ion channels, the cooperative interaction and release of target ions with affinity sites are significant for enhancing ion recognition and selectivity. Here, we constructed a series of ion channels by embedding crown ether molecules (12C4, 15C5, 18C6) into a covalent organic framework (COF) membrane via in situ assembly. Experiments have demonstrated that the presence of crown ethers results in reduced water permeability and induces forced dehydration of ions, with their interaction depending on the hydration state of ions. Molecular simulations further reveal that monovalent cations experience moderate binding and lower dehydration barriers within the 12C4-confined nanochannels, enabling rapid ion release, whereas divalent cations are kinetically trapped by excessively strong coordination. The interaction between 12C4 molecules and monovalent cations is optimal, facilitating dehydration within the membrane and expediting their rapid release, achieving an ideal equilibrium between thermodynamic adsorption and kinetic transmission of monovalent ions and enhancing their efficient transport while obstructing the passage of divalent ions. The 12C4@COF membrane showed the highest K+/Mg2+ selectivity (232) under concentration dialysis and retained strong performance (K+/Mg2+ ~ 100, K+ permeance ~ 612 mmol·m−2·h−1) under electrodialysis. This work demonstrates a generalizable strategy for tuning ion transport via molecular-level binding affinity modulation, providing a robust and generalizable strategy for high-performance mono/divalent cation separation.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
aguiguigui完成签到 ,获得积分10
9秒前
酷酷的海莲完成签到,获得积分10
13秒前
xhemers发布了新的文献求助10
15秒前
老猫322完成签到 ,获得积分10
20秒前
123的应助被科研通管家采纳,获得10
21秒前
26秒前
丹丹完成签到 ,获得积分10
27秒前
过时的行云完成签到,获得积分10
35秒前
38秒前
42秒前
迷路厉发布了新的文献求助10
44秒前
成就迎波完成签到,获得积分10
55秒前
cgs完成签到 ,获得积分10
1分钟前
漂亮的颤完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
贤惠的诗柳完成签到,获得积分10
1分钟前
彭于晏的应助被wqdoctor采纳,获得10
1分钟前
XXGG完成签到 ,获得积分10
1分钟前
蝎子莱莱xth完成签到,获得积分0
1分钟前
1分钟前
氢锂钠钾铷铯钫完成签到,获得积分10
1分钟前
不安的晓露完成签到,获得积分10
1分钟前
wqdoctor发布了新的文献求助10
1分钟前
Square完成签到,获得积分10
1分钟前
土豪的城完成签到,获得积分10
1分钟前
ZZQ发布了新的文献求助10
1分钟前
xhemers发布了新的文献求助10
1分钟前
1分钟前
银子吃好的完成签到,获得积分0
1分钟前
Ava的应助被ZZQ采纳,获得10
1分钟前
虎子完成签到 ,获得积分10
1分钟前
2分钟前
爱听歌的雁风完成签到,获得积分10
2分钟前
Orange的应助被迷路厉采纳,获得10
2分钟前
科研通AI6.2的应助被wqdoctor采纳,获得10
2分钟前
王馨完成签到 ,获得积分10
2分钟前
神勇友安完成签到,获得积分10
2分钟前
2分钟前
wqdoctor发布了新的文献求助10
2分钟前
机灵寄柔完成签到,获得积分10
2分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Energie-Contracting 1500
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Représentation chimique de la structure des kérogènes et des asphaltènes en fonction de leur origine et de leur degré d'évolution 800
Oncology Clinical Trials: Successful Design, Conduct, and Analysis, Second Edition 800
Stochastic Models in Operations Research,Vol. 2 600
Elektrische Feldverteilung in gasisolierten Anlagen unter Gleichspannungsbelastung 550
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8056857
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9482611
关于积分的说明 21313430
捐赠科研通 7624827
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3394759
关于科研通互助平台的介绍 2525817
邀请新用户注册赠送积分活动 2433102