繼本月Nat. Mater.后，港大校長時隔五月再發Science:原子級晶體管

繼本月Nat. Mater.后，港大校長時隔五月再發Science:原子級晶體管

【引言】

在自然界中，細胞通過特殊的通道來快速門控離子流，是許多生物學過程的關鍵所在。基于原子級過濾器，這些生物離子通道能夠快速、選擇性地門控離子，從而維持重要的生命功能。盡管已有研究報道在納觀通道中實現了離子輸運，但在原子級通道中完成門控快速、高選擇的離子擴散依然極具挑戰。

【成果簡介】

針對這一挑戰，香港大學校長張翔（通訊作者）團隊報道了一種能夠展現出超快、選擇性離子輸運行為的原子級離子晶體管。研究人員從還原石墨烯氧化物單片中制備了高度僅有3埃的石墨烯通道，并在該通道中實現電場門控技術來實現并控制超快、高選擇性的離子輸運。進一步檢測表明，該通道的離子擴散系數比在水中的擴散系數高兩個數量級。不僅如此，由于水合離子插入在該通道中存在臨界能壘，因此該離子通道還展現出了閾值行為。原位光學測量則顯示，該通道的超快離子輸運很有可能來源于離子的高度密堆積以及其在通道中的協調運動能力。這一研究不僅為生物系統中的快速離子篩選提供了新的理解，也為高度可控、超快離子輸運在離子電池、海水脫鹽、醫學透析等方面的應用提供了嶄新的策略和思路。2021年04月30日，相關成果以題為“Atomic-scale ion transistor with ultrahigh diffusivity”的文章在線發表在Science上。

【圖文導讀】

圖1 實驗設置和超快離子滲透

圖2 電控離子滲透

圖3 電荷插層和離子選擇性

文獻鏈接：Atomic-scale ion transistor with ultrahigh diffusivity（Science, 2021, DOI: 10.1126/science.abb5144）

本文由材料人學術組NanoCJ供稿。

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