Regulation of molecular transport in polymer membranes with voltage-controlled pore size at the angstrom scale

电解质 聚合物 材料科学 聚酰胺 渗透压 化学工程 化学物理 纳滤 唐南势 聚电解质 纳米技术 化学 高分子化学 电极 复合材料 结晶学 物理化学 生物化学 工程类
作者
Yu Zhu,Liangliang Gui,Ruoyu Wang,Yunfeng Wang,Wangxi Fang,Menachem Elimelech,Shihong Lin,Jian Jin
出处
期刊:Nature Communications [Springer Nature]
卷期号:14 (1) 被引量:44
标识
DOI:10.1038/s41467-023-38114-3
摘要

Polymer membranes have been used extensively for Angstrom-scale separation of solutes and molecules. However, the pore size of most polymer membranes has been considered an intrinsic membrane property that cannot be adjusted in operation by applied stimuli. In this work, we show that the pore size of an electrically conductive polyamide membrane can be modulated by an applied voltage in the presence of electrolyte via a mechanism called electrically induced osmotic swelling. Under applied voltage, the highly charged polyamide layer concentrates counter ions in the polymer network via Donnan equilibrium and creates a sizeable osmotic pressure to enlarge the free volume and the effective pore size. The relation between membrane potential and pore size can be quantitatively described using the extended Flory-Rehner theory with Donnan equilibrium. The ability to regulate pore size via applied voltage enables operando modulation of precise molecular separation in-situ. This study demonstrates the amazing capability of electro-regulation of membrane pore size at the Angstrom scale and unveils an important but previously overlooked mechanism of membrane-water-solute interactions.
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
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
小瑞发布了新的文献求助10
刚刚
共享精神应助TY采纳,获得10
1秒前
haimianbaobao完成签到 ,获得积分10
1秒前
情怀应助sghsh采纳,获得10
1秒前
科研通AI6应助dongjingbutaire采纳,获得10
1秒前
456发布了新的文献求助10
1秒前
kkk完成签到,获得积分10
1秒前
Cynthia发布了新的文献求助10
2秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
宣千易发布了新的文献求助10
3秒前
柔弱的便当完成签到,获得积分10
3秒前
年轻的问兰完成签到,获得积分10
3秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
彭于晏应助Jasmine采纳,获得10
4秒前
4秒前
Orange应助little_forest采纳,获得10
5秒前
小火孩发布了新的文献求助10
5秒前
大个应助顺利的奇异果采纳,获得10
5秒前
酷波er应助herdwind采纳,获得10
6秒前
6秒前
Lucas应助维洛尼亚采纳,获得10
6秒前
无极微光应助HEANZ采纳,获得20
6秒前
liao应助美好斓采纳,获得10
7秒前
单薄不惜完成签到,获得积分10
7秒前
汐风完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
8秒前
隐形曼青应助acuter采纳,获得30
8秒前
8秒前
kakoi完成签到,获得积分20
8秒前
小唐完成签到,获得积分20
8秒前
大模型应助Goyounjung采纳,获得10
8秒前
wanci应助小太阳采纳,获得10
9秒前
coolplex发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
9秒前
凌发发布了新的文献求助10
9秒前
土豪的严青完成签到,获得积分10
10秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Translanguaging in Action in English-Medium Classrooms: A Resource Book for Teachers 700
Exploring Nostalgia 500
Natural Product Extraction: Principles and Applications 500
Exosomes Pipeline Insight, 2025 500
Qualitative Data Analysis with NVivo By Jenine Beekhuyzen, Pat Bazeley · 2024 500
Advanced Memory Technology: Functional Materials and Devices 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5667660
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4887012
关于积分的说明 15121059
捐赠科研通 4826441
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2584044
邀请新用户注册赠送积分活动 1538066
关于科研通互助平台的介绍 1496210