平行四面体纳米孔道中DNA超结构的组装和离子输运特性

受生物膜离子通道结构和功能的启发,人工制备固体纳米孔道门控开关器件一直备受关注.基于仿生纳米孔道的非对称离子传输性质制备的离子二极管和场效应管装置对于构建离子电路和能量转换的纳米器件至关重要.然而,仿生制备的固体纳米孔道在离子传输过程中有漏电流的存在,严重影响了固体纳米孔道应用的灵敏度和信噪比.针对这一问题,研究者利用DNA分子的特殊识别和自组装的功能特性,相继构筑了基于DNA和纳米孔道的智能响应体系.

仿生离子通道研究进展:从一维到二维

在生物电体系中,细胞膜中层级排列的离子通道和离子泵构成集成化的纳米尺度的离子导体,它们成为生命体系能量转换的关键结构基础.从生物离子通道上获得相关启示,通过构筑一维、二维纳米孔道来模拟生物离子通道的结构和功能,实现了可控的离子传输和能量转换.本文总结了仿生离子通道从一维直通构型到二维层状构型的发展,各自的特点、材料的制备方法,以及在仿生能量转换方面的应用.二维仿生离子通道提供了一种大规模、低成本、更为高效的纳米孔道材料制造技术,向纳米孔道材料的实用化迈出了重要一步.本文还重点介绍了二维层状材料及其构筑的二维离子通道在超滤、能量转换与存储等方面的应用.