核物理與核技術國家重點實驗室在功能性納米核孔研究中取得新進展

最近，核物理與核技術國家實驗室王宇鋼教授課題組通過與中科大及中科院化學所的合作開發出了能夠對溫度和酸堿度等多種環境刺激分别進行響應的單納米核孔功能器件。這種具有溫度和pH敏感的門控及整流特性的人工離子通道與生物體系中一類被稱為内向整流鉀通道的生物孔道具有一定程度的相似性。日前，相關研究工作在《Advanced Functional Materials》 (Adv.Funct.Mater. 2010, 20, 3561) 上正式發表。這項工作是該課題組及其合作者在2008-2010年報道了一系列對環境信号的變化具有刺激-響應特性的單納米孔道器件的研究工作(J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 8345; J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 7800; Chem. Commun. 2010, 46, 1682; ChemPhysChem 2010, 11, 859. (cover story))基礎上的新進展。

2010年初，該課題組曾經在《Advanced Functional Materials》(Adv.Funct.Mater. 2010, 20, 1339) 發表了濃度梯度驅動的納流體離子電流源的實驗和理論研究。這項工作模拟了電鳗魚這類具有強生物電轉換能力的生物體系的放電過程，首次實現了通過具有離子選擇性的納米核孔将溶液中以離子濃度梯度形式存在的化學能轉化成為可以利用的電能，實驗上功率密度達20－260 mW/cm2，比傳統的利用離子交換膜實施的鹽差發電高2-3個數量級。相關研究工作發表于材料領域權威雜志。審稿人一緻認為“這是一項非常有意思的工作，它提供了一種極其精巧的方法用于将化學能轉變為電能”。