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  Unidirectional ion transport in nanoporous carbon membranes with a hierarchical pore architecture

Chen, L., Tu, B., Lu, X., Li, F., Jiang, L., Antonietti, M., & Xiao, K. (2021). Unidirectional ion transport in nanoporous carbon membranes with a hierarchical pore architecture. Nature Communications, 12:. doi:10.1038/s41467-021-24947-3.

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基本情報

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アイテムのパーマリンク: https://hdl.handle.net/21.11116/0000-0009-2FC6-4 版のパーマリンク: https://hdl.handle.net/21.11116/0000-000F-CF17-F
資料種別: 学術論文

ファイル

非表示: ファイル
:
s41467-021-24947-3.pdf (出版社版), 4MB
ファイルのパーマリンク:
https://hdl.handle.net/21.11116/0000-0009-2FC8-2
ファイル名:
s41467-021-24947-3.pdf
説明:
-
OA-Status:
Gold
閲覧制限:
公開
MIMEタイプ / チェックサム:
application/pdf / [MD5]
技術的なメタデータ:
著作権日付:
2021
著作権情報:
The Author(s)

関連URL

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説明:
-
OA-Status:
Gold

作成者

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 作成者:
Chen, Lu1, 著者
Tu, Bin1, 著者
Lu, Xubin1, 著者
Li, Fan2, 著者           
Jiang, Lei1, 著者
Antonietti, Markus1, 著者
Xiao, Kai1, 著者
所属:
1external, ou_persistent22              
2Nano-Systems from Ions, Spins and Electrons, Max Planck Institute of Microstructure Physics, Max Planck Society, ou_3287476              

内容説明

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キーワード: NANOFLUIDICS; RECTIFICATION; NANOCHANNELS; ORIGIN; WATERScience & Technology - Other Topics;
 要旨: The transport of fluids in channels with diameter of 1-2 nm exhibits many anomalous features due to the interplay of several genuinely interfacial effects. Quasi-unidirectional ion transport, reminiscent of the behavior of membrane pores in biological cells, is one phenomenon that has attracted a lot of attention in recent years, e.g., for realizing diodes for ion-conduction based electronics. Although ion rectification has been demonstrated in many asymmetric artificial nanopores, it always fails in the high-concentration range, and operates in either acidic or alkaline electrolytes but never over the whole pH range. Here we report a hierarchical pore architecture carbon membrane with a pore size gradient from 60 nm to 1.4 nm, which enables high ionic rectification ratios up to 104 in different environments including high concentration neutral (3 M KCl), acidic (1 M HCl), and alkaline (1 M NaOH) electrolytes, resulting from the asymmetric energy barriers for ions transport in two directions. Additionally, light irradiation as an external energy source can reduce the energy barriers to promote ions transport bidirectionally. The anomalous ion transport together with the robust nanoporous carbon structure may find applications in membrane filtration, water desalination, and fuel cell membranes.

資料詳細

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言語: eng - English
 日付: 2021-07-30
 出版の状態: オンラインで出版済み
 ページ: 7
 出版情報: -
 目次: -
 査読: -
 識別子(DOI, ISBNなど): ISI: 000684300000001
DOI: 10.1038/s41467-021-24947-3
 学位: -

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出版物 1

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出版物名: Nature Communications
  省略形 : Nat. Commun.
種別: 学術雑誌
 著者・編者:
所属:
出版社, 出版地: London : Nature Publishing Group
ページ: - 巻号: 12 通巻号: 4650 開始・終了ページ: - 識別子(ISBN, ISSN, DOIなど): ISSN: 2041-1723
CoNE: https://pure.mpg.de/cone/journals/resource/2041-1723