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　　基于納米孔道的分離膜在海水淡化和污水處理等方面具有節(jié)能和高效的巨大的潛力，但其實際應(yīng)用一直受輸運和選擇性矛盾的制約。 

　　近日，北京大學核物理與核技術(shù)國家重點實驗室劉峰研究員、王宇鋼教授課題組利用蘭州重離子加速器（HIRFL）輻照高分子膜成功制備出高密度孔徑均勻的接近亞納米尺度的核孔膜，實現(xiàn)了超高通量和高選擇性離子輸運的完美平衡，并結(jié)合分子動力學模擬揭示了其納流體輸運機制。 

　　通過優(yōu)選高分子膜并利用新的制備工藝，劉峰、王宇鋼課題組所獲得的新型納米尺度核孔膜，在保持堿金屬離子與重金屬離子高選擇性的同時，將離子的輸運率提高了3個數(shù)量級 （圖1.a）。 這種納米核孔膜的優(yōu)異分離性能突破了傳統(tǒng)的分離膜和氧化石墨烯等新型分離膜的局限 （圖1.b）。與此同時，他們還建立了高分子納米孔模型并通過分子動力學模擬揭示，一方面由于孔的半徑在0.5納米左右極大減少了脫水勢壘的阻礙從而極大提高了輸運量，同時由于部分脫水的離子和表面吸附的電荷之間的相互作用而保持了高選擇性 （圖2）。 

　　這項研究揭示了納米孔道的離子輸運新機制，并且為突破高選擇性和高輸運率的矛盾提供了新的思路。通過該方法所制備的高分子膜在過濾重金屬元素的水凈化，制備新型電池等方面也有重要應(yīng)用價值。 

　　研究成果發(fā)表在Nature Communications 9:569 (2018). 

      文章鏈接: https://www.nature.com/articles/s41467-018-02941-6

　　圖1. a：在新型納米尺度核孔膜中，離子輸運率提高了3個數(shù)量級

　　圖1.b：新型納米核孔膜的優(yōu)異分離性能突破了傳統(tǒng)的分離膜和氧化石墨烯等新型分離膜的局限 

　                                                                                   　圖2: 利用分子動力學模擬高分子納米孔模型中離子遷移機制 

                                                                                                                                                            （科技處  供稿  綜合辦公室  編審）