二维功能化纳米通道中单价离子传输的双重效应及其超灵敏传感机制研究

为解决纳米流体传感中靶标识别对离子信号调控机制不明的问题，来自国内的研究团队通过构建疏水性和亲水性负电荷DNA复合物功能化的二维纳米通道，系统研究了锂盐阴离子（Tf2N?与Cl?）传输机制。研究发现疏水相互作用主导水合壳较小的离子选择性，而电荷效应提升传输速率，据此实现了1 aM级DNA检测灵敏度，为纳米传感、离子电子学等领域提供了新思路。

　　

二维功能化纳米通道（2D nanochannels）作为新型纳米流体器件，在超灵敏传感领域展现出巨大潜力。研究团队通过对比疏水通道与亲水负电荷DNA复合物修饰通道中两种锂盐（阴离子分别为Tf₂N^?和Cl^?）的传输行为，揭示了离子传输的双重调控机制：疏水相互作用（hydrophobic interactions）像精密筛网般选择性透过水合壳（hydration shells）较小的离子，而通道表面电荷效应则如同"离子加速器"显著提升传输速率。基于此机制开发的传感策略，成功实现了1阿摩尔（aM）级DNA的检测极限。这项研究不仅阐明了靶标识别（target recognition）影响离子信号的物理本质，更为下一代纳米流体传感平台（nanofluidic sensing）和离子电子器件（iontronics）的设计提供了理论基石。