The Importance of Dehydration in Determining Ion Transport in Narrow Pores

离子 化学物理 水化能 溶剂化壳 膜 水运 离子运输机 半径 脱水 化学 化学工程 材料科学 溶剂化 水流 有机化学 工程类 环境工程 生物化学 计算机科学 计算机安全
作者
Laura A. Richards,A.I. Schäfer,Bryce Sydney Richards,Ben Corry
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:8 (11): 1701-1709 被引量:342
标识
DOI:10.1002/smll.201102056
摘要

The transport of hydrated ions through narrow pores is important for a number of processes such as the desalination and filtration of water and the conductance of ions through biological channels. Here, molecular dynamics simulations are used to systematically examine the transport of anionic drinking water contaminants (fluoride, chloride, nitrate, and nitrite) through pores ranging in effective radius from 2.8 to 6.5 Å to elucidate the role of hydration in excluding these species during nanofiltration. Bulk hydration properties (hydrated size and coordination number) are determined for comparison with the situations inside the pores. Free energy profiles for ion transport through the pores show energy barriers depend on pore size, ion type, and membrane surface charge and that the selectivity sequence can change depending on the pore size. Ion coordination numbers along the trajectory showed that partial dehydration of the transported ion is the main contribution to the energy barriers. Ion transport is greatly hindered when the effective pore radius is smaller than the hydrated radius, as the ion has to lose some associated water molecules to enter the pore. Small energy barriers are still observed when pore sizes are larger than the hydrated radius due to re-orientation of the hydration shell or the loss of more distant water. These results demonstrate the importance of ion dehydration in transport through narrow pores, which increases the current level of mechanistic understanding of membrane-based desalination and transport in biological channels.

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
Cvchen完成签到 ,获得积分10
刚刚
1秒前
秀丽天德完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
oc666888完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
眼睛大的乐儿完成签到,获得积分10
3秒前
freshabc完成签到,获得积分10
4秒前
尊敬兔子完成签到,获得积分10
5秒前
YY完成签到,获得积分10
5秒前
juju完成签到,获得积分10
6秒前
辛勤念之完成签到,获得积分10
6秒前
orixero的应助被和谐的映秋采纳,获得10
6秒前
HH完成签到 ,获得积分10
7秒前
在水一方的应助被wyl采纳,获得10
8秒前
老子就是杀猪的完成签到,获得积分10
8秒前
w王王发布了新的文献求助10
8秒前
哆啦A梦完成签到 ,获得积分10
8秒前
9秒前
英勇聪健完成签到,获得积分20
9秒前
仁爱易烟完成签到,获得积分10
11秒前
xW12123完成签到,获得积分10
12秒前
person完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
WZH完成签到,获得积分10
13秒前
宇宙尽头完成签到,获得积分10
13秒前
nnn完成签到,获得积分10
13秒前
朴实的pingu完成签到 ,获得积分10
13秒前
Asexuality完成签到,获得积分10
13秒前
犹豫的向松完成签到 ,获得积分10
13秒前
孙尚香发布了新的文献求助10
14秒前
14秒前
yu的应助被selva采纳,获得10
14秒前
小张完成签到 ,获得积分10
14秒前
悲伤的茄子完成签到,获得积分10
16秒前
16秒前
整齐的从安完成签到,获得积分10
16秒前
yy完成签到,获得积分10
16秒前
Nole的应助被LLLaiwrite采纳,获得10
16秒前
nhkj完成签到,获得积分20
17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
拉伸高分子熔体中缠结行为的模拟和小角中子散射研究 1080
Encyclopedia of Modern Artificial Intelligence 1000
Особенности технологий и методов информационно-психологических войн СССР с Великобританией и США в период 1939-1953 гг 1000
Das Matthäusevangelium: Kapitel 1:1–17 1000
Analyses de reconnaissances de dettes passées devant les échevins d'Ypres (1249-1291) 600
Cellulose and Cellulose Derivatives: Synthesis, Modification and Applications 600
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 8142881
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9542460
关于积分的说明 21651045
捐赠科研通 7727886
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3421755
关于科研通互助平台的介绍 2547164
邀请新用户注册赠送积分活动 2464525