超分子液晶构筑的同轴纳米离子通道

【摘要】：正离子的传输在生命体和能原材料如燃料电池膜/锂电池、生物传感器、分子开关、生物医药等中起到重大的作用。洛克菲勒大学的Roderick MacKinnon博士和约翰斯·霍普金斯大学的Peter Agre博士以他们在水分子通道和离子传输通道方面所做的开创性工作而获得2003的化学诺贝尔奖。如果能够从化学分子尺寸上设计出特殊的分子结构,构筑特殊的纳米离子传输模型,将会很好的揭示离子在溶液,生命体,能源材料中的传输机理,为设计合成高效的功能化材料奠定依据。因此,我们设计合成了盘状结构的带电荷的分子,此分子在水溶液中通过苯环的π-π叠加和氢键分子自组装的能够形成六方相的溶致超分子液晶。而离子基团的对称分布使其在六方相液晶中形成有序的同轴纳米离子通道。同步辐射x射线精确得到同轴纳米离子通道微细结构,盘状分子在the spin polarized density functional theory(DFT)和consistent-valence force field(CVFF)中的计算机模拟结果更形象佐证了同轴纳米离子通道的形成。