离子传输对于生物系统和基于膜的技术从基础和实用两个方面都至关重要。与生物离子通道不同，利用人工离子通道膜实现高效的离子筛分选仍然是一项极具挑战性的任务。

受生物离子通道的启发，在沿着选择性过滤器的亲和结合位点内实现对目标离子适当的空间位阻，南京工业大学刘公平教授，五邑大学张梦辰报道了在GO膜的基础上，通过选择具有特定离子位点的离子分子，制备了一种仿生二维离子传输通道系统。

文章要点

1）离子咪唑基团可调节二维离子传输通道的适当物理限域，以模仿生物选择性过滤器的受限腔结构，而离子磺酸基团为二维离子传输通道构建了良好化学环境，以模拟生物选择性过滤器的亲和结合位点。

2）实验结果表明，所制备的离子型GO（i-GO）膜表现出优异的K⁺传输速率（∼1.36 mol m⁻² h⁻¹）和竞争性K⁺/Mg²⁺选择性（∼9.11），优于最先进的同类膜。

3）结合渗透实验和理论预测以及电双层理论修正的溶液扩散模型，研究人员系统地揭示了水和水合离子在二维离子传输通道中的传输行为，半定量地确定了通道尺寸、润湿性和电荷效应对离子选择性传输的控制作用。得益于对水合单价离子的高扩散系数和分配系数，以及对水合二价离子的高势垒和有限的电势梯度，i-GO膜实现了对一价/二价离子的有效筛分。

参考文献

Mengchen Zhang, et al, Designing Biomimic Two-Dimensional Ionic Transport Channels for Efficient Ion Sieving, ACS Nano, 2021

DOI: 10.1021/acsnano.0c10451

https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c10451