石墨烯内嵌 18-冠-6 醚孔中的水溶液离子捕获与传输
应用物理
2018-07-02 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
利用广泛的室温分子动力学模拟,我们研究了石墨烯内嵌 18-冠-6 醚孔中的选择性水溶液阳离子捕获与渗透。我们表明,在悬浮的浸水冠孔石墨烯存在下,K+ 离子迅速组织并稳定地捕获于孔内,而 Na+ 离子则不然。由此,离子物种间在渗透上产生了显著的定性差异。所捕获的离子占据与渗透行为被证明是高度可由电压调谐的。有趣的是,我们展示了通过被捕获离子对膜充电的可控性来实现概念上直接的基于离子的逻辑操作的可能性。此外,我们表明基于冠孔石墨烯的离子晶体管是可能的,这暗示了其在级联式基于离子的逻辑电路中的效用。我们的结果表明,除石墨烯内嵌冠醚纳米孔的众多可能应用(包括去离子、离子传感/筛分与能量存储)外,简单的基于离子的逻辑元件有望作为可靠纳流体计算设备的构建模块。
引用
@article{arxiv.1805.01570,
title = {Aqueous ion trapping and transport in graphene-embedded 18-crown-6 ether pores},
author = {A. Smolyanitsky and E. Paulechka and K. Kroenlein},
journal= {arXiv preprint arXiv:1805.01570},
year = {2018}
}