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高鹏程,马群(博士研究生),夏帆*等 材料与化学学院 NATURE COMMUNICATIONS,2018,Distinct functional elements for outer-surface anti-interference and inner-wall ion gating of nanochannels

近日,《NATURE COMMUNICATIONS》刊发了我校材料与化学学院夏帆教授团队的最新研究成果——《纳米孔道截然不同的功能元素:外表面功能分子抗干扰,内表面功能分子离子门控》。该文第一作者为材料与化学学院高鹏程教授和博士研究生马群,通讯作者为夏帆教授。

在生命体内,生物蛋白通道是一种纳米孔道,负责生物分子、离子等物质传输,对于生命过程至关重要。科学家提取或仿生制备纳米孔道,通过修饰功能分子,用于调控离子传输,在核酸测序、单分子事件探测、智能传感器和能量传递/存储等方面具有重要意义。在前期,研究者们几乎把所有的工作都集中在孔道内表面功能分子,而忽略孔道外表面功能分子的贡献。近年,有理论计算预测了外表面探针对于离子门控效率具有一定的贡献。在近期工作中,团队首次通过实验证实了外表面功能探针对于内表面功能探针的离子门控产生协同增强效果,但内/外表面功能分子在空间区域上没有实现明确的区分,外表面功能分子还限制在离子门控的单一功能上。

基于此,夏帆教授课题组通过对孔道外表面和内表面分层物理沉积,实现了外表面和内表面功能分子在空间上的精确分离。内表面功能分子被用来调控离子传输,外表面功能分子(疏水或带电分子)被用来阻碍干扰分子进入纳米孔道,降低在复杂体系中离子门控的错误信号。文章用雷达图,通过多因素综合评价了外表面功能分子抗干扰性能。

 该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助,其研究成果将为纳米限域空间内加工技术,表征技术和分区域功能化技术提供了新的研究思路。

论文信息:

Title: Distinct functional elements for outer-surface anti-interference and inner-wall ion gating of nanochannels

Authors: Gao, Pengcheng; Ma, Qun; Ding, Defang; Wang, Dagui; Lou, Xiaoding; Zhai, Tianyou; Xia, Fan

Source: NATURE COMMUNICATIONS   Vol 9

Article Number: 4557  

DOI: 10.1038/s41467-018-06873-z

Published: NOV 1 2018

全文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-018-06873-z