二维纳米流体通道中的离子整流效应

近年来,以石墨烯及其衍生物作为骨架而形成的具有仿贝壳结构的二维层状材料受到广泛关注。除了可以具有优异的力学性能,在流体环境中,这种二维层状材料中蕴含着大量相互连通的二维纳米流体通道网络。这种纳米尺度的通道网络,仅在垂直于流体流动的方向存在纳米受限结构,可以在实现高通量和高集成密度的同时,极为优异地保留了由通道壁所带来的表面调控特性。同时在制备方法上,她解决了传统固体纳米孔道在制备技术上的缺陷,即,二维纳米流体通道材料的制备不需要依赖大型科学仪器和复杂的材料处理步骤,使得孔道材料造价低廉,适合大规模制备。目前二维层状材料作为流体通道这一新兴研究领域已经开始引起越来越多研究者的兴趣,包括因石墨烯的发现而获得诺贝尔物理奖的Andre Geim课题组,都已经加入了竞争行列。

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三角形GO膜中显示出的离子整流效应

最近,由澳大利亚Monash大学机械与航天工程系的Leslie Y. Yeo领导的研究团队报道了在二维层状氧化石墨烯薄膜中,通过引入结构或者电解质环境中的非对称因素,可以产生非对称的离子输运特性,即产生离子整流效应。利用类似剪纸的办法,他们将层状氧化石墨烯薄膜剪成类似三角形或者梯形的形状,并且在这样包含二维纳米通道的薄膜器件上观测到了类似二极管的整流效应。与传统的一维纳米流体通道类似,这里所观测到的整流效应同样是对pH和电解质浓度敏感的,非对称的pH或者存在浓度梯度都可以增强整流效果。

郭 维 About 郭 维

中国科学院理化技术研究所 , 研究员,研究生导师,国家优秀青年科学基金获得者,北京市科技新星。研究团队主要从事仿生智能纳米孔道的构筑及其作为能量转换器件的研究,重点解决纳米孔道内的非对称离子输运和纳米孔道功能化的问题。更多信息请方位:http://www.escience.cn/people/guowei/index.html

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