Ionic conductance oscillations in sub-nanometer pores probed by optoelectronic control
Ionic conductance oscillations in sub-nanometer pores probed by optoelectronic control
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光电控制探测亚纳米孔隙中的离子电导振荡
DOI：
10.1016/j.matt.2021.05.017
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发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
18.9
通讯作者：
Jiandong Feng
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Fanfan Chen;Zonglin Gu;Chunxia Zhao;Yuang Chen;Xiaowei Jiang;Zhi;Yuxian Lu;R. Zhou;Jiandong Feng
离子库仑阻塞是揭示离子电荷量子化性质的离子输运现象之一，它对于我们理解纳米流体中的亚连续输运和生物离子通道的机制具有重要意义。在这里，我们报道了离子传导振荡的实验观测和合理的理论推导。我们的实验是在亚纳米(亚纳米)MoS2孔中进行的，并启用了光电控制来主动调节孔表面电荷。在这种电荷控制下，我们测量了固定电压下的离子电流，并观察到多个电流峰。我们的分析讨论和分子动力学模拟进一步揭示了电导振荡可能源于孔入口处的多离子相互作用，特别是孔内结合的离子对孔外离子的静电排斥。我们的工作加深了对离子库仑阻塞效应的理解，为发展先进的离子机制铺平了道路。
Ionic Coulomb blockade is one of the ion transport phenomena revealing the quantized nature of ionic charges, which is of crucial importance to our understanding of the sub-continuum transport in nanofluidics and the mechanism of biological ion channels. Here, we report an experimental observation and plausible theoretical reasoning of ionic conduction oscillations. Our experiment is performed under confinement in sub-nanometer (sub-nm) MoS2pores with optoelectronic control enabled for active tuning of pore surface charges. Under this charge control, we measure the ionic current at fixed voltages and observe multiple current peaks. Our analytical discussions and molecular dynamics simulations further reveal that the conductance oscillations may originate from the multi-ion interaction at the pore entry, particularly the electrostatic repulsion of ions external to the pore by ions bound inside the pore. Our work adds a further understanding of ionic Coulomb blockade effect and paves the way for developing advanced ionic machineries.
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