具有可控单价阳离子分离的人工离子通道在生物医学、离子分离和能量转换中发挥着重要作用。然而，由于离子与离子之间的竞争性运输和通道缺乏离子门控能力，开发类似于生物离子通道的人工离子通道仍然是一项艰巨的挑战。

在这里，大连理工大学Xie Quan报道了一种具有聚多巴胺限制的埃级通道的导电 MXene 膜，并提出了一种电压门控和离子电荷协同策略，以同时实现门控和选择性单价阳离子分离。

文章要点

1）该膜对 K⁺ 运输表现出高度可切换的“开关”比 ∼9.9，K⁺/Li⁺ 选择性极佳，为 40.9，优于已报道的具有电门控的膜的离子选择性（通常为 1.5 到 6）。

2）理论模拟表明，引入的高电荷阳离子如Mg²⁺使得目标K⁺比竞争的Li⁺在通道入口处优先分布，并且表面电位降低了离子传输能垒，从而允许K⁺快速通过通道。

参考文献

Xu Wang, et al, Comediation of voltage gating and ion charge in MXene membrane for controllable and selective monovalent cation separation, Sci. Adv. 10, eado3998 (2024)

DOI: 10.1126/sciadv.ado3998