ナノスケール材料：MoS₂膜におけるpHに依存する透水性のスイッチングとメモリー効果

さまざまな障壁を横切る分子種のインテリジェント輸送は、多様な生体機能に不可欠であり、生体膜の特有の特性を通して実現される。インテリジェント輸送の本質的特徴は、（1）さまざまな外部条件および内部条件に適応する能力と（2）以前の状態を記憶する能力の2つである。生体系では、そうしたインテリジェンスの最も一般的な形態はヒステリシスとして表される。過去数十年にわたるスマート膜に関する数多くの進歩にもかかわらず、分子輸送について安定なヒステリシス挙動を示す合成膜を作ることは依然として困難である。今回我々は、外部pHに応答して相変化するインテリジェントなMoS₂膜を通る分子のメモリー効果と、刺激によって調節される輸送を実証する。我々は、1T′ MoS₂膜を通る水とイオンの透過がpH依存性のヒステリシスに従い、透過速度が数桁変化して切り替わることを示す。我々は、この現象が、表面電荷と表面の交換性イオンの存在に起因して、MoS₂の1T′相に特有であることを実証する。さらに我々は、この現象が自律的創傷感染モニタリングやpH依存性ナノ濾過に応用できる可能性を実証する。今回の研究によって、ナノスケールでの水輸送機構の理解が深まるとともに、インテリジェント膜の開発への道が開かれる。

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