清洁水短缺的紧迫危机要求膜具有有效的离子筛分以及快速的水通量。然而，有效的离子筛分需要减小孔径，这不可避免地阻碍亲水膜中的水通量，对有效的水/离子分离提出了重大挑战。

在此，郑州大学Xinwei Cui，Qun Xu，阿尔伯塔大学Hongbo Zeng介绍了一种基于充满 6 Å 石墨烯毛细管的纳滤膜的反常水分子门控，该膜是通过纳米片上岛石墨微结构的自发 π-π 重新堆叠而制成的。

文章要点

1）研究发现，该膜可以通过将渗透驱动的离子扩散抑制到可忽略的水平（~10–4 mol m^–2 h^–1）来提供有效的离子筛分；出乎意料的是，超快的整体水流 (45.4 L m^–2 h^–1 ) 仍然可以轻松发挥作用，只需在 10^–2 bar 内调节静水压力即可打开/关闭。

2）研究人员将这种看似不相容的观察结果归因于石墨烯纳米限制效应，其中限制在毛细管内的晶体状水阻碍了渗透作用下的扩散，但以类似于Newton’s cradle-like Grotthus传导的方式促进了高速、无扩散的水传输。

该策略建立了一种液-固-液相变分子传输，用于精确和超快的分子筛分。

参考文献

Chen, R., Luo, T., Wang, J. et al. Nonlinearity synergy: An elegant strategy for realizing high-sensitivity and wide-linear-range pressure sensing. Nat Commun 14, 6641 (2023).

DOI：10.1038/s41467-023-42361-9

https://doi.org/10.1038/s41467-023-42361-9