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Details

Autor(en) / Beteiligte
Titel
Efficient metal ion sieving in rectifying subnanochannels enabled by metal-organic frameworks
Ist Teil von
  • Nature materials, 2020-07, Vol.19 (7), p.767-774
Ort / Verlag
England: Nature Publishing Group
Erscheinungsjahr
2020
Link zum Volltext
Quelle
Nature
Beschreibungen/Notizen
  • Biological ion channels have remarkable ion selectivity, permeability and rectification properties, but it is challenging to develop artificial analogues. Here, we report a metal-organic framework-based subnanochannel (MOFSNC) with heterogeneous structure and surface chemistry to achieve these properties. The asymmetrically structured MOFSNC can rapidly conduct K , Na and Li in the subnanometre-to-nanometre channel direction, with conductivities up to three orders of magnitude higher than those of Ca and Mg , equivalent to a mono/divalent ion selectivity of 10 . Moreover, by varying the pH from 3 to 8 the ion selectivity can be tuned further by a factor of 10 to 10 . Theoretical simulations indicate that ion-carboxyl interactions substantially reduce the energy barrier for monovalent cations to pass through the MOFSNC, and thus lead to ultrahigh ion selectivity. These findings suggest ways to develop ion selective devices for efficient ion separation, energy reservation and power generation.

Weiterführende Literatur

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