通过模仿水通道蛋白的结构,碳纳米管(CNT)孔具有极高的水传输速率,进而成为构建人造水通道和高性能膜的强大候选材料。最近,研究人员开发了一种CNT孔蛋白(CNTP)短片段,它可以自我插入到脂质双层中,形成具有水通道蛋白功能和通道内单排水的AWCs。
有鉴于此,美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室Aleksandr Noy,Tuan Anh Pham报道了在优化的实验条件下,测量了水和离子通过直径0.8 nm的碳纳米管多孔蛋白(CNTP)(嵌入在脂质膜中的碳纳米管短片段)的渗透性。并使用基于荧光的检测方法来避免光散射测量的常见伪像。这种方法能够测定狭窄的CNT孔中水盐渗透选择性的准确值。
文章要点
1)结果表明,CNTP除了作为快速的水转运体外,对氯离子有很强的截留作用,总的通道水盐渗透选择性可与商品化的海水淡化膜相媲美。定温运输测量和MD模拟表明,进入CNTP通道的水受到了大约5.3 kcal/mol的低势垒。这与典型的单排水传输的势垒值一致。
研究结果表明了利用窄直径碳纳米管孔进行海水淡化的应用潜力,并指出了这些孔隙仍需要改进以实现其全部潜在价值。
Yuhao Li, et al, Water-ion permselectivity of narrow-diameter carbon nanotubes, Sci. Adv. 2020
DOI: 10.1126/sciadv.aba9966
http://advances.sciencemag.org/content/6/38/eaba9966