Asymmetric Nanochannel Network-Based Bipolar Ionic Diode for Enhanced Heavy Metal Ion Detection

整改 材料科学 光电子学 二极管 多物理 离子键合 离子 纳米技术 微通道 电压 化学 物理 有机化学 量子力学 有限元法 热力学
作者
Jaehyun Kim,Joa Jeon,Cong Wang,Gyu Tae Chang,Jungyul Park
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:16 (5): 8253-8263 被引量:57
标识
DOI:10.1021/acsnano.2c02016
摘要

A higher rectification degree in ionic diodes is required to achieve better performance in applications. Nonetheless, the active geometrical change that is critical for inducing electrical potential asymmetry is difficult to realize in typical ionic diodes because of the intrinsic limitation of the fabrication method. Here, we propose a nanochannel-network-based bipolar diode with a high rectification degree of ∼1600─the highest value realized until now, to the best of our knowledge. Such a high rectification is obtained based on the synergetic effect of the bipolar surface charge and the optimization of the microchannel through experimental studies and multiphysics numerical simulations. It induces ion concentrations at the heterogeneous junction based on the accumulation effect under the forward potential bias. In particular, this proposed molecular concentration occurs in the ohmic region without vortex and instability that is inevitable at the conventional nano-electrokinetic concentration. Combining this accumulation with the horizontally aligned configuration of the nanochannel network membrane (NCNM), a highly sensitive and quantitative mercury ion (Hg2+) sensor based on a fluorescent signal is fabricated that allows direct measurement using a general fluorescent microscope. The detection limit of Hg2+ is 10 pM, which is ∼10 times lower than the best detection limit realized so far (∼100 pM) in fluorescent dye-based detection. This demonstrates the potential of asymmetric NCNM for high-performance ion transport in applications such as energy conversion, based on its design and material flexibility.
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
雪白以莲发布了新的文献求助10
1秒前
alicexxxx发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
FashionBoy应助WY采纳,获得10
1秒前
黄游世界发布了新的文献求助10
2秒前
mm完成签到,获得积分10
2秒前
xuxu发布了新的文献求助40
2秒前
科研小虎应助vvv采纳,获得10
3秒前
打打应助研友_ZAyqJZ采纳,获得10
4秒前
光亮的致远完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
4秒前
4秒前
研友_VZG7GZ应助yeon采纳,获得10
4秒前
zivi完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
5秒前
5秒前
5秒前
又又完成签到,获得积分10
5秒前
jade257完成签到,获得积分10
5秒前
微眠发布了新的文献求助10
5秒前
阳阳秋发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
贤惠的煎蛋完成签到,获得积分10
6秒前
悦耳花生完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
满意怜晴完成签到 ,获得积分10
7秒前
领导范儿应助mm采纳,获得10
7秒前
8秒前
自由的凌雪完成签到,获得积分20
8秒前
SDin发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
香蕉觅云应助缺粥采纳,获得10
10秒前
微眠完成签到,获得积分10
10秒前
Zxy完成签到 ,获得积分10
10秒前
叶叶发布了新的文献求助10
10秒前
hu完成签到 ,获得积分10
11秒前
研友_VZG7GZ应助baozeNG采纳,获得10
11秒前
11秒前
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
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
2016 Venous Blood Study (VBS) (Final V3.0) 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
The Effective Clinical Neurologist 3ed 500
The Great Hymn to Šamaš 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7702813
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9261225
关于积分的说明 20030960
捐赠科研通 7278339
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3294297
关于科研通互助平台的介绍 2449697
邀请新用户注册赠送积分活动 2300961