Transport Rectification in Nanopores with Outer Membranes Modified with Surface Charges and Polyelectrolytes

纳米孔 聚电解质 化学物理 整改 表面电荷 电解质 电荷密度 材料科学 纳米技术 化学 聚合物 电极 复合材料 热力学 物理化学 物理 量子力学 生物化学 功率(物理)
作者
Mario Tagliazucchi,Yitzhak Rabin,Igal Szleifer
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:7 (10): 9085-9097 被引量:87
标识
DOI:10.1021/nn403686s
摘要

This work reports a comprehensive theoretical study of the transport-rectification properties of cylindrical nanopores with neutral inner walls and chemically modified outer membrane. The chemical species on the two outer sides of the membrane have charges of opposite sign and can be either surface-confined species (i.e., surface charges) or polyelectrolyte brushes. The advantage of this design over other types of rectifying nanopores is that it requires controlling the composition of the outer walls of the pore (which are easy to access) rather than the inner walls, thus simplifying the fabrication process. Ion-current rectification in nanopores with charged outer walls is ascribed to applied-potential-induced changes in the ionic concentration within the pore. The rectification efficiency is studied as a function of pore length, radius, surface charge and bulk electrolyte concentration. An analytical model is derived for the case of surface-confined charges that predicts the current–potential curves in very good agreement with the numerical calculations. Neutral nanopores with polyelectrolyte-modified outer walls have two distinct advantages compared to surface-charged systems: (i) they exhibit higher rectification factors due to the large charge density immobilized by the polyelectrolyte brushes, and (ii) the applied potential deforms the polyelectrolyte chains toward the oppositely charged electrode. This deformation brings the polyelectrolyte brushes into the pore in the low conductivity state and expels them from the pore in the high conductivity regime. Calculations of the potentials of mean-force suggest that the applied-field-induced conformational changes can be used to control the translocation of cargoes larger than ions, such as proteins and nanoparticles.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
小田田完成签到,获得积分10
刚刚
郝富完成签到,获得积分10
1秒前
万柏祺完成签到,获得积分10
1秒前
四七完成签到,获得积分10
1秒前
婉莹完成签到 ,获得积分0
2秒前
灵零发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
好好的i完成签到,获得积分10
3秒前
ZHOU-XY完成签到 ,获得积分10
5秒前
5秒前
DrW完成签到,获得积分10
7秒前
团团发布了新的文献求助10
7秒前
高工完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
drake发布了新的文献求助10
9秒前
热情千风完成签到,获得积分10
9秒前
嘻嘻嘻完成签到 ,获得积分20
11秒前
热情千风发布了新的文献求助10
12秒前
13秒前
14秒前
精灵少女完成签到,获得积分10
14秒前
赵十一完成签到,获得积分10
14秒前
民族风发布了新的文献求助10
14秒前
zz应助着急的听南采纳,获得10
17秒前
553626完成签到,获得积分10
17秒前
研友_8yrPOL完成签到,获得积分10
17秒前
精灵少女发布了新的文献求助10
18秒前
奇奇吃面发布了新的文献求助10
18秒前
19秒前
努恩完成签到,获得积分10
19秒前
文献啊文献完成签到,获得积分10
21秒前
leibo1994发布了新的文献求助10
22秒前
Summer完成签到 ,获得积分10
22秒前
民族风完成签到,获得积分20
24秒前
令狐紫夏发布了新的文献求助10
24秒前
科研通AI2S应助hanger采纳,获得30
25秒前
谷安完成签到,获得积分10
28秒前
zhao完成签到,获得积分10
29秒前
搜集达人应助翊瑾采纳,获得10
29秒前
30秒前
高分求助中
Sustainability in Tides Chemistry 2800
The Young builders of New china : the visit of the delegation of the WFDY to the Chinese People's Republic 1000
Rechtsphilosophie 1000
Bayesian Models of Cognition:Reverse Engineering the Mind 888
Very-high-order BVD Schemes Using β-variable THINC Method 568
探索化学的奥秘:电子结构方法 500
Chen Hansheng: China’s Last Romantic Revolutionary 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3137174
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2788239
关于积分的说明 7785062
捐赠科研通 2444183
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1299854
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 625586
版权声明 601011