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EPFL研究人員已經證明，與納米級電子傳輸有關的物理定律也可以類似地應用于離子傳輸。該發(fā)現提供了關于離子通道如何在我們的活細胞內起作用的關鍵方面的見解。

所有人體細胞的膜都含有微小的通道，離子通過這些通道高速通過。這些離子通道在神經元，肌肉細胞和心肌細胞特別起作用方面起著重要作用，離子通道非常復雜，許多問題仍然沒有答案。通道如何選擇允許通過的離子？通道的高電導率是什么原因？

由亞歷山德拉·拉德諾維奇（Aleksandra Radenovic）領導的EPFL納米生物學實驗室的研究人員已經證明離子傳輸可以通過稱為庫侖阻塞的物理定律來描述。該發(fā)現已發(fā)表在Nature Materials上。他們的觀察可以提高我們對這些渠道如何運作的理解。

為了進行測試，研究人員通過在二維材料二硫化鉬中制作小于納米尺寸的孔來創(chuàng)建人工離子通道。然后他們將這種材料放入由兩個電極組成的裝置中，每側都有離子溶液。當他們施加電壓時，他們能夠測量兩個腔室之間的電流變化。與較大納米孔（> 1 nm）中的常規(guī)離子傳輸相比，離子流不會完全停止，它們在低電壓能隙處觀察到沒有任何電流的條帶 - 這表明離子被保持在納米孔中直到施加的電壓足夠高，以便于它們從孔的一側穿過另一側。

為了解釋這些能量差距，研究人員進行了其他測試，例如使用液體的pH值來調節(jié)孔隙的電荷。還發(fā)現了pH誘導的電導振蕩。所有這些測量得出了相同的結論：離子傳輸的方式可以用庫侖阻塞來解釋，庫侖阻塞是通常與量子點中的電子傳輸相關的物理定律。

到目前為止，在電子學中觀察到以庫侖阻塞為特征的機制，特別是在稱為量子點的半導體粒子中，其在所有三個空間維度上緊密地限制電子或電子空穴。在讓位給新移民之前，這些“島嶼”只能容納一定數量的電子。由EPFL研究人員領導的實驗表明，當存在納米孔時，離子轉運也會發(fā)生同樣的現象。

“許多理論家曾預測庫侖封鎖也可以應用于離子通道。我們很高興與加州大學圣地亞哥分校的Massimiliano Di Ventra教授合作完成這項工作，”***諾維奇說?！拔覀兺ㄟ^使用我們的納米孔首次觀察到這種現象，證明了它們是正確的。”該文章的第一作者馮建東補充說：“這一觀察提供了大量關于離子如何穿過亞納米尺寸納米孔的信息，為未來探索介觀離子傳輸奠定了基礎。
（責任編輯：fqj）