由于其在离子分离，传感和能量转换方面的巨大应用潜力，仿生质子通道的构建引起了人们的极大关注。
有鉴于此，莫纳什大学Huacheng Zhang，王焕庭教授，中科大吴恒安教授报道了一种MOF /聚合物异质结构纳米通道与纳米到亚纳米非对称结构，以实现仿生单向，快速和选择性质子传导性能。
文章要点
1）研究人员采用扩散法将1D亚纳米通道的MOF（例如MIL-121，MIL-53（Al）和MIL-53(Al)-NH2）组装到沙漏形聚对苯二甲酸乙二酯（PET）的一侧扩散以制备纳米通道膜。
2）分子动力学（MD）模拟显示，水分子被限制在MOF通道内形成不同结构的高度有序的水链，但在聚合物纳米通道侧面仍保持无序状态。根据密度泛函理论（DFT）计算，从无序到有序水的质子传输需要克服较低的能垒，因此通过异质结构，观察到这些纳米通道在聚合物至MOF方向上的质子传导优先于相反方向。
3）实验结果表明，纳米通道的质子电导率比本体相高一到两个数量级。在三个MOF/PET通道中，质子通过纳米通道传输的能垒最低的MIL-121/PET通道显示出最高的整流度（≈500）和质子传导率（≈240 mS cm-1）。
Xingya Li, et al, Unidirectional and Selective Proton Transport in Artificial Heterostructured Nanochannels with Nano-to-Subnano Confined Water Clusters, Adv. Mater. 2020
DOI: 10.1002/adma.202001777
https://doi.org/10.1002/adma.202001777
