工程化膜纳米孔中聚合物透转运力学的高效电介质调控
软凝聚态物质
2022-01-12 v2
摘要
通过碳纳米管(CNT)涂层等膜工程手段改变介电膜特性，为生物传感用途的新型分子传输策略开辟了道路。在本文中，我们预测了一种大分子传输机制，能够在限制混合电解质的介电膜孔中实现聚合物透转运力学的高效电介质调控。在这些由吸引极化力主导的巨型介电常数工程膜 regime 中，被膜纳米孔吸附的多价离子触发一价离子分离并建立电渗反离子流。该流产生的拖曳力足以抑制并反转阴离子聚合物的电泳速度，也能产生中性聚合物的迁移率，其速度和方向可仅由所添加多价离子的电荷与浓度调节。这些特征表明，该电介质生成的传输机制是驱动整体中性或弱带电分析物（无法由外电压控制）的有效手段。我们还揭示，在阴离子聚合物透射中，向一价盐溶液中添加多价阳离子可将电信号放大数倍。该信号放大由静电多体相互作用引起，即由电迁移率更高的多价阳离子取代一价聚合物反离子。这种电动力学电荷分辨能力的强度指出了多价离子作为电流放大器的潜力，能够在基于纳米孔的生物传感技术中提供增强的分辨率。
引用
@article{arxiv.2108.06813,
title = {Dielectric manipulation of polymer translocation dynamics in engineered membrane nanopores},
author = {Sahin Buyukdagli},
journal= {arXiv preprint arXiv:2108.06813},
year = {2022}
}