具有串/并联复合离子输运特性的仿生纳米通道的构筑与整流性能

作者：张丹; 侯胜男; 刘友; 范霞^*

来源：高等学校化学学报, 2019, 40(05): 1019-1028.

• 两级分枝氧化铝纳米通道
• 串/并联复合特性
• 纳流体二极管
• 离子整流

人工构筑了基于分枝氧化铝纳米通道的串/并联复合的纳流体二极管体系,其具有可调的离子整流性能.在这种两级分枝结构的1-2-2,1-2-3,1-3-2和1-3-3型氧化铝纳米通道中,若将每一个分枝节点等效为一个二极管,那么其一级分枝节点相当于串联的1个二极管,二级分枝节点相当于并联的多个二极管.因此1-2-2和1-2-3型纳米通道的电路图可等效为并联的2个二极管与第3个二极管相串联,1-3-2和1-3-3型纳米通道的电路图可等效为并联的3个二极管与第4个二极管相串联.但由于1-2-2和1-2-3型以及1-3-2和1-3-3型的二级分枝的结构和数目不同,可将这4种纳米通道等效为不同的串/并联复合特性的纳流体二极管体系,并且表现出依次增大的离子整流.即分枝氧化铝纳米通道内部一级分枝和二级分枝的结构或数目共同调控的表面电荷非对称性可以改变其离子整流性能.进一步地,具有代表性的1-2-2型分枝纳米通道的整流率随分枝通道长度的增加而增加,这表明分枝部分对整个串/并联复合纳流体二极管的整流特性起到决定性的作用.相比于以前的单个离子二极管体系,这种具有串/并联复合特性的多级分枝氧化铝纳米通道将为构筑更复杂的仿生纳流体二极管的研究提供有价值的借鉴.

• 单位
  北京航空航天大学