Tracking Ion Transport in Nanochannels via Transient Single‐Particle Imaging

纳米孔 动力学 离子 化学物理 离子运输机 粒子(生态学) 纳米技术 材料科学 化学 物理 海洋学 有机化学 量子力学 地质学
作者
Lu‐Xuan Wang,Sheng‐Lan Huang,Pei Wu,Xiaorui Liu,Chao Sun,Bin Kang,Hong‐Yuan Chen,Jing‐Juan Xu
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:135 (52) 被引量:2
标识
DOI:10.1002/ange.202315805
摘要

The transport behavior of ions in the nanopores has an important impact on the performance of the electrochemical devices. Although the classical Transmission-Line (TL) model has long been used to describe ion transport in pores, the boundary conditions for the applicability of the TL model remain controversial. Here, we investigated the transport kinetics of different ions, within nanochannels of different lengths, by using transient single-particle imaging with temporal resolution up to microseconds. We found that the ion transport kinetics within short nanochannels may deviate significantly from the TL model. The reason is that the ion transport under nanoconfinement is composed of multi basic stages, and the kinetics differ much under different stage domination. With the shortening of nanochannels, the electrical double layer (EDL) formation would become the "rate-determining step" and dominate the apparent ion kinetics. Our results imply that using the TL model directly and treating the in-pore mobility as an unchanged parameter to estimate the ion transport kinetics in short nanopores/nanochannels may lead to orders of magnitude bias. These findings may advance the understanding of the nanoconfined ion transport and promote the related applications.

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