面向分子/离子选择性分离的仿生固态一维纳米通道

生物通道蛋白的重要功能是高速率地传输特定的分子或离子,在维持细胞渗透压和细胞功能等方面扮演了重要角色.例如,水通道蛋白(aquaporins,AQPs)能够促进水分子穿透细胞膜,同时排除质子,在维持细胞水平衡和细胞膜的电化学势中具有重要作用.受生物通道蛋白的启发,研究人员开发了各种具有分子/离子选择性传输能力的人工纳米通道,探究了分子/离子在通道内部的选择性传输机制,并探索了通道在过滤、生物传感和能量转换领域中的应用.本文主要总结了仿生固态一维纳米通道的分子/离子选择性传输机制.对固态一维纳米通道的制备方法和调控手段进行了深入总结,探讨了固态一维纳米通道在分子/离子选择性分离领域的应用,重点关注它们在气体分离和海水淡化领域的应用进展.最后,总结了固态一维纳米通道在选择性分离领域面临的挑战以及未来的发展机遇.本文对于固态纳米通道的设计及其选择性分离应用领域具有一定的指导意义.