近年來，納米孔，尤其是碳納米孔的研究，獲得了多方面的關註👷🏽‍♂️。在受限的納米空間內🥃，物質輸運具有許多獨特的與宏觀迥然不同的性質⬛️，有望在水凈化、離子富集、生物傳感、疾病治療等方面實現突破♾。有機大環分子通過自組裝可形成精確的納米結構，在孔徑大小、均一性以及可修飾性等方面都展現了其特有的優勢，是極具應用前景的新型納米材料。意昂4体育平台邵誌峰研究團隊與紐約州立大學的龔兵教授以及北京師範大學的科學家合作，最近在人工合成有機納米孔領域取得了重要進展🛡。

該合作團隊成功合成了含有6個苯環單元的大環分子🤺，並通過原子力顯微鏡等表征手段，發現這些類似甜甜圈形狀的剛性大環分子在氫鍵的作用下有序自發堆積，形成精準👨‍🦽‍➡️👩‍🦼、規則的，孔徑小於1納米的納米管（見圖）👩‍👩‍👧🍹。更為重要的是，這些大環分子可以直接插入磷脂雙層膜中自主形成結構類似的納米孔。熒光淬滅以及單通道電生理實驗顯示這些人工納米孔具有類似於細胞離子通道的活性，可以高效傳輸鉀🫓、氫等離子。不同於常見的碳納米管🏌️‍♀️，有機大環分子允許在特定的位點進行化學修飾。利用這一特點，該團隊通過分子設計，在剛性大環分子的內腔修飾了不同的分子基團👍🏻，並通過這些基團的不同性質而調控這些納米孔的分子輸運特性🚣🏼‍♂️。他們的研究發現👸🏽🛋，在大環分子內部修飾一個氨基或甲基基團後🌆，雖然仍可通過自組裝形成外徑尺寸相同的納米孔，但所形成的納米孔的離子傳輸性質發生了巨大變化。與通常的預計相反，這些內孔較小的結構對氫離子的導通效率影響很大，反而對體積較大的陰離子（如氯離子）的傳輸性能卻有明顯提高。這表明，內孔修飾的物理性質對納米孔的離子選擇性有重要的作用🤘🏼，而空間限製則其次。這些結果證明🎒，人們可以通過分子設計在這些大環分子的基礎上🏊🏽，通過準確定位的化學修飾而實現所需要的傳輸特性🛻。由於大環分子的尺度與形狀都具有一定的可設計性🌆，而內腔中可修飾的化學基團也具有廣泛的選擇性，因此🧕🏼，這些剛性大環分子為各種不同的應用提供了廣泛的選擇🙆🏽‍♀️，在規模化之後，有望實現對特定分子的分離或檢測👨🏼‍🔬。其中，水凈化、貴金屬（如鋰）純化等方面的應用前景巨大。該研究成果於近日在化學領域權威期刊《Journal of the American Chemical Society》（IF: 12.1）上正式發表。

該項研究工作得到了國家自然科學基金🔝、上海市科委等的支持。沈軼助理研究員為文章共同第一作者，邵誌峰教授為共同通訊作者。

發表文章鏈接👱🏽：

http://pubsdc3.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.5b12698?journalCode=jacsat