Efficient metal ion sieving in rectifying subnanochannels enabled by metal–organic frameworks

金属有机骨架 材料科学 金属 离子 纳米技术 化学工程 化学 冶金 吸附 有机化学 工程类
作者
Jun Lü,Huacheng Zhang,Jue Hou,Xingya Li,Xiaoyi Hu,Yaoxin Hu,Christopher D. Easton,Qinye Li,Chenghua Sun,Aaron W. Thornton,Matthew R. Hill,Xiwang Zhang,Gengping Jiang,Jefferson Zhe Liu,Anita J. Hill,Benny D. Freeman,Lei Jiang,Huanting Wang
出处
期刊:Nature Materials [Nature Portfolio]
卷期号:19 (7): 767-774 被引量:397
标识
DOI:10.1038/s41563-020-0634-7
摘要

Biological ion channels have remarkable ion selectivity, permeability and rectification properties, but it is challenging to develop artificial analogues. Here, we report a metal–organic framework-based subnanochannel (MOFSNC) with heterogeneous structure and surface chemistry to achieve these properties. The asymmetrically structured MOFSNC can rapidly conduct K+, Na+ and Li+ in the subnanometre-to-nanometre channel direction, with conductivities up to three orders of magnitude higher than those of Ca2+ and Mg2+, equivalent to a mono/divalent ion selectivity of 103. Moreover, by varying the pH from 3 to 8 the ion selectivity can be tuned further by a factor of 102 to 104. Theoretical simulations indicate that ion–carboxyl interactions substantially reduce the energy barrier for monovalent cations to pass through the MOFSNC, and thus lead to ultrahigh ion selectivity. These findings suggest ways to develop ion selective devices for efficient ion separation, energy reservation and power generation. Here, using an interfacial growth strategy, UiO-66 MOF nanocrystals are asymmetrically embedded into conical pores in a polymer membrane. These pores have a mono/divalent cation selectivity of 103, which can be tuned by pH, and act as ionic rectifiers.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

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
李健应助wyt1239012采纳,获得10
1秒前
归尘应助一个小胖子采纳,获得10
1秒前
笨笨青筠完成签到 ,获得积分10
9秒前
14秒前
XD824发布了新的文献求助10
16秒前
一个小胖子完成签到,获得积分10
16秒前
18秒前
归尘应助一个小胖子采纳,获得10
20秒前
23秒前
23秒前
LX完成签到 ,获得积分10
27秒前
CNS天天有发布了新的文献求助10
28秒前
29秒前
wangyt完成签到,获得积分10
30秒前
了凡完成签到 ,获得积分10
32秒前
39秒前
Acadia发布了新的文献求助10
40秒前
小石头完成签到 ,获得积分10
47秒前
可靠的南霜完成签到 ,获得积分10
51秒前
CNS天天有完成签到,获得积分10
53秒前
57秒前
ED应助科研通管家采纳,获得10
59秒前
cdercder应助科研通管家采纳,获得10
59秒前
ED应助科研通管家采纳,获得10
59秒前
cdercder应助科研通管家采纳,获得10
59秒前
有人发布了新的文献求助10
1分钟前
Lisztan完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
1分钟前
CherylZhao完成签到,获得积分10
1分钟前
小田完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Luna爱科研完成签到 ,获得积分10
1分钟前
一一一完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
勤劳的颤完成签到 ,获得积分10
1分钟前
万灵竹完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
baoxiaozhai完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
李新光完成签到 ,获得积分10
1分钟前
高分求助中
【此为提示信息,请勿应助】请按要求发布求助,避免被关 20000
ISCN 2024 – An International System for Human Cytogenomic Nomenclature (2024) 3000
Continuum Thermodynamics and Material Modelling 2000
Encyclopedia of Geology (2nd Edition) 2000
105th Edition CRC Handbook of Chemistry and Physics 1600
Maneuvering of a Damaged Navy Combatant 650
the MD Anderson Surgical Oncology Manual, Seventh Edition 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3777661
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3323099
关于积分的说明 10212972
捐赠科研通 3038447
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1667372
邀请新用户注册赠送积分活动 798115
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 758263