近日，中科院近代物理研究所材料中心科研人員在單石墨烯納米孔調(diào)控離子輸運(yùn)研究方面取得進(jìn)展，相關(guān)成果發(fā)表在國際期刊Carbon上。生物離子通道具有顯著的選擇性調(diào)節(jié)離子輸運(yùn)的能力，在許多生命過程中發(fā)揮著不可替代的作用。因此，研發(fā)具有生物離子通道功能的納米孔或納米通道對(duì)于人類認(rèn)識(shí)生物體內(nèi)物質(zhì)代謝過程、開發(fā)人工生物離子通道具有重要意義。

為制備出具有離子輸運(yùn)調(diào)節(jié)功能的石墨烯納米孔，科研人員利用重離子輻照的方法在石墨烯上制備出單個(gè)納米孔，并通過與PET錐形支撐孔相結(jié)合、在石墨烯納米孔周圍構(gòu)建柵極實(shí)現(xiàn)對(duì)石墨烯納米孔周圍電勢及離子輸運(yùn)行為的調(diào)控（圖1）。研究表明，石墨烯納米孔道中陽離子（K+，Na+，Li+，Mg2+）傳輸行為可以通過改變柵極電壓進(jìn)行有效調(diào)控，該孔道離子傳輸行為與K+離子生物納米通道相似，可以實(shí)現(xiàn)K+的有效傳輸，K+/二價(jià)陽離子選擇比達(dá)4.2（圖2）。該工作得到國家自然科學(xué)基金和國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目的支持。

圖1: G/PET結(jié)構(gòu)示意圖

圖2: G/PET調(diào)控離子輸運(yùn)及一/二價(jià)離子分離性能

文章鏈接： https://doi.org/10.1016/j.carbon.2022.11.068

審核編輯 ：李倩