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马太分离效应：一种具有高K+选择性和渗透性的非对称MXene膜 Engineering |
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论文标题：
期刊：
作者：Zong Lu, Haoyu Wu, Yanying Wei, Haihui Wang
发表时间： August 2024
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清华大学王海辉和华南理工大学魏嫣莹团队在明升中国工程院院刊《Engineering》发表了题为《具有马太效应的二维MXene膜作为钾离子筛分放大器》的研究性文章，构建了一种基于仿生功能的二维非对称MXene层状膜通道，以获得高K+选择性，同时兼得高K+渗透性。
生物K+离子通道对自然界生物体的活动有着至关重要的作用，然而因其结构的特殊性和内在传输机理的缺乏，人工K+离子通道的精准构建一直停步不前，设计具备生物K+通道功能的人工通道材料对其后续研究至关重要，该团队以二维MXene纳米片作为分离通道的构筑单元，通过特异性修饰剂对二维通道进行精细非对称修饰，匹配得到最佳的识别层和加速层结构。文章表明，在非对称MXene层状膜中K+/Na+分离选择性可达到9，同时K+渗透速率同步增加，实验和模拟结果表明:①与Na+相比，冠醚掺入修饰的识别层对K+具有较强的亲和力，有利于K+的识别和选择;②与Na+的输运相比，加速层的合理设计可以使富集在识别层（RL）中的K+通过传输层的限域效应更快地转运目标离子。这种巧妙的识别层和促进层匹配设计使不对称MXene(Ti3C2Tx)膜具有马太K+输运放大效应。基于选择层中特定的K+识别效应和促进层对K+的限域传质增强效应，所得到的膜具有高K+/Na+选择性和快速K+渗透性。该团队所设计的具有马太效应的二维MXene膜具有显著的单价离子筛分性能，为二维材料膜的离子筛分及结构设计提供了新的见解。
图. 具有马太效应的二维MXene膜结构及性能。
引用信息：Zong Lu, Haoyu Wu, Yanying Wei, Haihui Wang, A Matthew MXene (Ti3C2Tx) Lamellar Membrane as a Potassium-Sieving Amplifier, Engineering, 2024.
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