Modular Customized Biomimetic Nanofluidic Diode for Tunable Asymmetric Ion Transport

模块化设计 纳米技术 材料科学 二极管 光电子学 计算机科学 操作系统
作者
Sifan Chen,Wentong Meng,Zheming Tong,Pu Chen,Feng Gao,Jing Wang,Jianguo Lü,Qinggang He,Haihua Wang,Xiaoli Zhan,Qinghua Zhang
出处
期刊:Small [Wiley]
被引量:1
标识
DOI:10.1002/smll.202404605
摘要

Abstract Artificial ion diodes, inspired by biological ion channels, have made significant contributions to the fields of physics, chemistry, and biology. However, constructing asymmetric sub‐nanofluidic membranes that simultaneously meet the requirements of easy fabrication, high ion transport efficiency, and tunable ion transport remains a challenge. Here, a direct and flexible in situ staged host‐guest self‐assembly strategy is employed to fabricate ion diode membranes capable of achieving zonal regulation. Coupling the interfacial polymerization process with a host‐guest assembly strategy, it is possible to easily manipulate the type, order, thickness, and charge density of each module by introducing two oppositely charged modules in stages. This method enables the tuning of ion transport behavior over a wide range salinity, as well as responsive to varying pH levels. To verify the potential of controllable diode membranes for application, two ion diode membranes with different ion selectivity and high charge density are coupled in a reverse electrodialysis device. This resulted in an output power density of 63.7 W m −2 at 50‐fold NaCl concentration gradient, which is 12 times higher than commercial standards. This approach shows potential for expanding the variety of materials that are appropriate for microelectronic power generation devices, desalination, and biosensing.
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