生物離子通道由于其零電流關閉狀態而表現出強大的門控效應。然而，人工納米通道的門控能力通常不及生物通道，主要是因為較大的納米孔無法完全阻止關閉狀態下的離子傳輸。
在這里，中科大Zhen Zhang展示了基于固態氫鍵有機框架的膜，以實現高性能環境濕度控制的質子門控，通過切換質子傳輸途徑而不是依賴傳統的離子阻塞/激活效應來實現。
文章要點
1）密度泛函理論計算表明，框架內濕度誘導水橋的可逆形成和破壞有助于將質子傳輸模式從吸附位點跳躍切換到 Grotthuss 機制。
2）這種轉變，加上引入細菌纖維素來增強水簇的解吸/吸附，能夠實現高達 5740 的卓越質子門控比，超越最先進的固態門控設備。
3）此外，所開發的膜完全基于固態原理運行，使其具有從環境檢測到人體健康監測等多種應用的多功能性。
這項研究為高效質子門控系統的設計提供了前景。
參考文獻
Lei, D., Wang, Y., Zhang, Q. et al. High-performance solid-state proton gating membranes based on two-dimensional hydrogen-bonded organic framework composites. Nat Commun 16, 754 (2025).
DOI：10.1038/s41467-025-56228-8
https://doi.org/10.1038/s41467-025-56228-8
