纳米孔中离子电流的整流取决于单价阳离子的类型:实验和建模

Trevor Gamble,Karl Decker,Timothy S. Plett,Matthew Pevarnik,Jan-Frederik Pietschmann,Ivan Vlassiouk,Aleksei Aksimentiev和Zuzanna S. S.Siwy
物理化学杂志c118 9809-9819(2014)
doi:10.1021/jp501492gBibtex

与相反极性的相应电压记录的电流相比,整流的纳米孔具有更高的一个极性电压的离子电流。已经发现纳米孔的整流取决于孔隙孔的孔径和表面电荷的分布以及孔的几何形状。然而,知之甚少,关于离子整流对相同电荷离子类型的依赖性。我们在聚合物膜中使用单个圆锥形纳米孔进行了实验,并记录了三个电解质中的电流 - 电压曲线:LICL,NACL和KCL。孔的整流度,被量化为相反极性电压的电流之比,是KCL的最高,而LICL的最低。实验观察结果无法通过基于Poisson -Nernst -Planck方程的连续建模来解释。全原子分子动力学模拟揭示了孔壁上Li+,Na+和K+离子和羧基之间的差异结合,从而导致纳米孔的有效表面电荷和孔内的阳离子迁移率变化。