超越权衡：离子输运与电流选择性的动态选择性
软凝聚态物质
2020-08-05 v1
摘要
传统上，纳米孔与纳米多孔膜中的离子选择性被理解为德拜重叠的结果，即德拜屏蔽长度沿纳米孔长度方向某处与纳米孔半径相当。该判据对离子选择性纳米孔的尺寸设定了显著限制，因为典型离子浓度下德拜长度在 1–10 nm 量级。然而，我们此处给出的解析结果表明，表面电导在离子输运中产生动态选择性，且该选择性由所谓的杜金（Dukhin）重叠而非德拜重叠控制。杜金长度定义为表面电导与体电导之比，对于典型表面电荷密度和离子浓度可达数百纳米，表明设计具有显著离子选择性的大纳米孔（10–100 nm）、高电导膜成为可能。此类膜对渗透能转换与分离技术的效率具有潜在重大影响。此外，我们证明该动态选择性机制最终导致离子电流的整流，从而合理化了先前研究表明德拜重叠并非纳米孔中出现整流行为的必要条件。
引用
@article{arxiv.2008.01360,
title = {Beyond the Tradeoff: Dynamic Selectivity in Ionic Transport and Current Selectivity},
author = {Anthony R. Poggioli and Alessandro Siria and Lyderic Bocquet},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.01360},
year = {2020}
}