近来,我国科学技术大学姑苏高级研讨院张振教授在世界闻名三大化学化工总述性期刊之一《Chemical Society Reviews》(化学学会谈论),宣布了题为“Bioinspired 2D nanofluidic membranes for energy applications”的总述论文,文章对生物启示的二维纳米流体膜及其在动力转化与存储范畴的使用进行了全面的总结与评论,并对该范畴在未来或许面对的机会和应战进行了展望,被选为正封面论文(Outside front cover)。
细胞膜中的生物纳米通道具有离子选择性,并可以操控离子的跨膜传输,完成细胞间的信号传递和能量转移,保持正常的生理功用。实际上,这种离子选择性纳米通道中的快速离子传输与纳米流体学严密相关,它往往触及共同而丰厚的物理和化学现象,包含非线性传输、选择性门控和更高的质子迁移率。纳米流体学和微流体学之间天壤之别的传质行为和现象为物理学、化学、资料、动力、生物学等范畴的立异供给了史无前例的机会。
二维纳米流体学研讨离子、分子和水经过由二维膜的传输行为,二维纳米流体通道具有以下杰出优势:(1) 根据二维膜的纳米流体通道结构简略高效;(2) 二维膜可以发生更高的离子通量,由于从头堆叠的纳米片很简单扩展厚度和横向标准,然后构成史无前例的大规模纳米流体通道阵列;(3) 在拼装二维膜之前,可以终究靠修正纳米片来调整外表电荷和纳米通道的标准,然后避免了在二维膜内对纳米通道标明上进行化学功用化的应战。由于二维纳米流体膜具有上述特别优势,且纳流离子传输可准确操控到纳米或亚纳米标准,所以生物启示的二维纳米流体膜可以重现与生物体内相似的整流、门控、能量转移和影响呼应功用。
图:用于动力使用的生物启示二维纳米流体膜。(a) 电鳗器官和离子在生物纳米通道中的超快传输。(b) 生物启示二维膜和相应的离子传输进程。(c-d)生物启示二维膜在能量转化和存储中的使用。
本文首要对生物启示的二维纳米流体膜进行了分类,其次介绍了构建二维纳米流体膜的原资料,并总结了自上而下和自下而上构建二维膜的办法。紧接着具体评论了生物启示二维膜在浸透能、机械能、光电转化、锂电池和液流电池中的使用。最终,展望了生物启示二维膜所面对的应战和机会。这些具有互连纳米流体通道的二维膜可以在未来激起无限或许性。
该论文的榜首作者为姑苏高级研讨院博士后雷丹丹,通讯作者为张振教授,榜首通讯单位为我国科学技术大学。
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近来,我国科学技术大学姑苏高级研讨院张振教授在世界闻名三大化学化工总述性期刊之一《Chemical Society Reviews》(化学学会谈论),宣布了题为“Bioinspired 2D nanofluidic membranes for energy applications”的总述论文,文章对生物启示的二维纳米流体膜及其在动力转化与存储范畴的使用进行了全面的总结与评论,并对该范畴在未来或许面对的机会和应战进行了展望,被选为正封面论文(Outside front cover)。
细胞膜中的生物纳米通道具有离子选择性,并可以操控离子的跨膜传输,完成细胞间的信号传递和能量转移,保持正常的生理功用。实际上,这种离子选择性纳米通道中的快速离子传输与纳米流体学严密相关,它往往触及共同而丰厚的物理和化学现象,包含非线性传输、选择性门控和更高的质子迁移率。纳米流体学和微流体学之间天壤之别的传质行为和现象为物理学、化学、资料、动力、生物学等范畴的立异供给了史无前例的机会。
二维纳米流体学研讨离子、分子和水经过由二维膜的传输行为,二维纳米流体通道具有以下杰出优势:(1) 根据二维膜的纳米流体通道结构简略高效;(2) 二维膜可以发生更高的离子通量,由于从头堆叠的纳米片很简单扩展厚度和横向标准,然后构成史无前例的大规模纳米流体通道阵列;(3) 在拼装二维膜之前,可以终究靠修正纳米片来调整外表电荷和纳米通道的标准,然后避免了在二维膜内对纳米通道标明上进行化学功用化的应战。由于二维纳米流体膜具有上述特别优势,且纳流离子传输可准确操控到纳米或亚纳米标准,所以生物启示的二维纳米流体膜可以重现与生物体内相似的整流、门控、能量转移和影响呼应功用。
图:用于动力使用的生物启示二维纳米流体膜。(a) 电鳗器官和离子在生物纳米通道中的超快传输。(b) 生物启示二维膜和相应的离子传输进程。(c-d)生物启示二维膜在能量转化和存储中的使用。
本文首要对生物启示的二维纳米流体膜进行了分类,其次介绍了构建二维纳米流体膜的原资料,并总结了自上而下和自下而上构建二维膜的办法。紧接着具体评论了生物启示二维膜在浸透能、机械能、光电转化、锂电池和液流电池中的使用。最终,展望了生物启示二维膜所面对的应战和机会。这些具有互连纳米流体通道的二维膜可以在未来激起无限或许性。
该论文的榜首作者为姑苏高级研讨院博士后雷丹丹,通讯作者为张振教授,榜首通讯单位为我国科学技术大学。