继本月Nat. Mater.后，港大校长时隔五月再发Science:原子级晶体管

继本月Nat. Mater.后，港大校长时隔五月再发Science:原子级晶体管

【引言】

在自然界中，细胞通过特殊的通道来快速门控离子流，是许多生物学过程的关键所在。基于原子级过滤器，这些生物离子通道能够快速、选择性地门控离子，从而维持重要的生命功能。尽管已有研究报道在纳观通道中实现了离子输运，但在原子级通道中完成门控快速、高选择的离子扩散依然极具挑战。

【成果简介】

针对这一挑战，香港大学校长张翔（通讯作者）团队报道了一种能够展现出超快、选择性离子输运行为的原子级离子晶体管。研究人员从还原石墨烯氧化物单片中制备了高度仅有3埃的石墨烯通道，并在该通道中实现电场门控技术来实现并控制超快、高选择性的离子输运。进一步检测表明，该通道的离子扩散系数比在水中的扩散系数高两个数量级。不仅如此，由于水合离子插入在该通道中存在临界能垒，因此该离子通道还展现出了阈值行为。原位光学测量则显示，该通道的超快离子输运很有可能来源于离子的高度密堆积以及其在通道中的协调运动能力。这一研究不仅为生物系统中的快速离子筛选提供了新的理解，也为高度可控、超快离子输运在离子电池、海水脱盐、医学透析等方面的应用提供了崭新的策略和思路。2021年04月30日，相关成果以题为“Atomic-scale ion transistor with ultrahigh diffusivity”的文章在线发表在Science上。

【图文导读】

图1 实验设置和超快离子渗透

图2 电控离子渗透

图3 电荷插层和离子选择性

文献链接：Atomic-scale ion transistor with ultrahigh diffusivity（Science, 2021, DOI: 10.1126/science.abb5144）

本文由材料人学术组NanoCJ供稿。

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