水合离子通过纳米通道的传输是生物系统和基于膜的应用的核心，但由于缺乏原位表征技术，人们对其在传输过程中的水合结构知之甚少。
近日，中国科学院生态环境研究中心曲久辉院士，胡承志研究员，耶鲁大学Menachem Elimelech报道了利用改进的原位液体飞行时间二次离子质谱（ToF-SIMS）结合MD模拟的实验，成功解决跨膜转运过程中的离子脱水的机制。
文章要点
1）所设计的微流控装置用于分析具有亚纳米孔的聚酰胺基纳滤膜中的离子脱水和传输。通过研究离子溶剂化数（hI+）在不同孔径和化学功能的聚酰胺膜中的分布，研究人员评估了物理化学性质对单价阳离子传输过程中脱水和粘性效应的影响。
2）研究人员观察到在锂、钠和钾离子的传输过程中，离子溶剂化壳层发生了限制诱导的部分脱水。在大于溶剂化壳层尺寸的纳米孔中，离子迁移率对hI+的分布有很大的影响。粘性效应，如与膜孔道内羧基的相互作用，被发现阻碍了部分水合离子的运输。
这种原位研究离子溶剂化的新技术代表着纳米流体领域的重大技术飞跃，并有望在离子分离、生物传感和电池应用方面取得重要进展。
参考文献
Chenghai Lu, et al, In Situ Characterization of Dehydration during Ion Transport in Polymeric Nanochannels, J. Am. Chem. Soc., 2021
DOI: 10.1021/jacs.1c05765
https://doi.org/10.1021/jacs.1c05765
