A coupled effect of dehydration and electrostatic interactions on selective ion transport through charged nanochannels

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作者
Mao Wang,Weijun Shen,Siyuan Ding,Xue Wang,Zhong Wang,Yugang Wang,Feng Liu
出处
期刊:Nanoscale [The Royal Society of Chemistry]
卷期号:10 (39): 18821-18828 被引量:55
标识
DOI:10.1039/c8nr04962a
摘要

Selective ion transport is an essential feature of biological ion channels. Due to the subnanometer size and negatively charged surface of ion channels, the ion selectivity is affected by both dehydration effects and electrostatic interactions. Their coupled effect on selective ion transport, however, has been elusive. Here, using molecular dynamics simulations, we study ion (Li+ and Mg2+) transport through subnanometer carbon nanotubes (CNTs) with varying charge densities. Our results indicate that the dehydration effect governs the ionic transport at low surface charge densities, hence the nanochannel shows a selectivity for Li+ ions. In contrast, the nanochannel switches to a selectivity for Mg2+ ions as the electrostatic interaction between the cations and the negatively charged wall dominates the transport at high surface charge densities.
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