单固态离子通道作为电位测量纳米传感器

摘要：单固态纳米孔是电阻脉冲传感（RPS）的强大工具，但制造能够选择性检测最小分析物（如无机离子）的纳米孔仍然具有挑战性。通过引入化学功能化的单金纳米孔（GNPs）作为固态离子通道，采用电位转换解决了这一问题。通过用含有全氟烷烃、离子交换剂和离子载体的混合自组装层修改纳米孔内部，建立了“选择性过滤器”。疏水性纳米孔内部排除体块电解质，并将离子输送引导至功能化的内表面，从而提供离子选择性。低电阻率与活性成分损失的抑制相结合，克服了常规基于离子载体的离子选择性电极极小型化的关键障碍。这里展示了具有仅10纳米半径的功能化纳米孔在选择性检测银离子方面的概念验证。新“选择性过滤器”提供的Ag +选择性超出了生物离子通道的水平，使得在前所未有的微型化条件下进行强可靠的离子测量成为可能，而无需亚纳米孔径尺寸控制。纳米孔功能化的多样性为制造旨在感知和输送其他离子的单一GNPs铺平了道路，同时推动了对功能性纳米多孔材料中选择性离子运输机制的理解。