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低维限域结构中水与物质的输运

物理学报 2019年第1期68卷 56-76页

作者：张锡奇闻利平江雷中国科学院理化技术研究所仿生材料与界面科学重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049 北京航空航天大学化学学院仿生智能界面材料科学与技术教育部重点实验室北京100191

低维限域结构中水与物质的输运研究,对于解决界面化学和流体力学中的遗留问题十分关键.近年来,研究人员采用分子动力学模拟和实验手段研究低维限域结构中水与物质的输运,并将其应用于物质输运、纳米限域化学反应、纳米材料制备等领域.... 详细信息

低维限域结构中水与物质的输运研究,对于解决界面化学和流体力学中的遗留问题十分关键.近年来,研究人员采用分子动力学模拟和实验手段研究低维限域结构中水与物质的输运,并将其应用于物质输运、纳米限域化学反应、纳米材料制备等领域.本文从理论和实验的角度总结一维和二维纳米通道的水与物质输运,介绍了本研究组提出的"量子限域超流体"概念,并用于解释纳米通道中超快物质的输运现象;在此基础上概述了一维纳米通道中的分子动力学模拟和水浸润性,以及外部环境(如温度和电压)对限域结构中水浸润性的调控,同时阐述了低维限域结构中的液体输运;对二维纳米通道中的分子动力学模拟、液体浸润性以及液体输运进行了综述;讨论了纳米通道限域结构在物质输运、纳米限域化学反应和纳米材料制备等领域的应用;对低维限域结构中水与物质输运面临的挑战和前景进行了展望.

关键词：低维限域结构纳米通道物质输运

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水凝胶基仿生离子通道及其智能离子传输

高等学校化学学报 2023年第6期44卷 1-15页

作者：陈伟鹏孔祥玉闻利平中国科学院理化技术研究所中国科学院仿生材料与界面科学重点实验室北京100190 中国科学院大学未来技术学院北京100049

离子可控传输是维持众多正常生理活动的重要基础,而实现可控离子传输的关键是生命体系中的各类蛋白质离子通道.受此启发,科研工作者开发了一系列仿生智能离子通道,实现了类似生命体中的可控离子传输.其中,基于水凝胶体系的离子通道由于... 详细信息

离子可控传输是维持众多正常生理活动的重要基础,而实现可控离子传输的关键是生命体系中的各类蛋白质离子通道.受此启发,科研工作者开发了一系列仿生智能离子通道,实现了类似生命体中的可控离子传输.其中,基于水凝胶体系的离子通道由于其空间荷电性和三维互通特性,展现出高离子选择性和高离子通量的优点.同时,水凝胶基离子通道的生物相容性、可形变特性及稳定的离子储存特性,使其成为智能离子传输领域的研究热点之一,该类材料已被广泛应用于离子-电子电路、医疗健康、能源转化与存储以及资源与环境等领域.本文主要从水凝胶基智能离子通道的构筑方法出发,阐述了凝胶内部离子传输机制,并对其在各领域的应用进行了总结,最后对目前水凝胶基离子通道存在的问题及未来发展趋势进行了展望.

关键词：仿生离子通道水凝胶智能材料离子传输

环丙沙星7-位侧链的结构改造及抗菌活性研究

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环丙沙星7-位侧链的结构改造及抗菌活性研究

作者：闻利平辽宁师范大学

学位级别：硕士

本论文以1-环丙基-6-氟-7-氯-1, 4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸为原料,设计合成了19个未见文献报导的新化合物,其中包括9个1-环丙基-6-氟-7-(4-芳氧羰基亚甲基-1-哌嗪基)-1, 4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸化合物和10个1-环丙基-6-氟-7-(4-芳胺... 详细信息

本论文以1-环丙基-6-氟-7-氯-1, 4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸为原料,设计合成了19个未见文献报导的新化合物,其中包括9个1-环丙基-6-氟-7-(4-芳氧羰基亚甲基-1-哌嗪基)-1, 4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸化合物和10个1-环丙基-6-氟-7-(4-芳胺羰基亚甲基-1-哌嗪基)-1, 4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸化合物。为合成新化合物还合成了25个相关的中间体化合物。利用IR、1H NMR、13C NMR、MS及元素分析确认了新化合物的结构。首次采用超声波辐射与相转移联用技术合成目标化合物8d和8e。对目标化合物进行了抗菌活性研究,体外抗菌实验结果表明:所合成的19种新氟喹诺酮化合物对大肠杆菌及人肺炎支原体均有抗菌活性,其中,目标化合物9b, 9e和9g的抗人肺炎支原体活性优于对照药物环丙沙星。化合物8b, 9a, 9d和9j的抗人肺炎支原体活性与对照药物环丙沙星相当。抗大肠杆菌实验结果表明所合成的19种化合物皆有不同程度的抗大肠杆菌活性,但效果均不如对照物环丙沙星。本研究结果表明:对环丙沙星7-位侧链进行结构改造,在其7位哌嗪环上引入芳氧/胺羰基亚甲基后所得到的化合物的抗人肺炎支原体活性增强。这一研究结果为喹诺酮类化合物的合成、结构修饰、生物活性研究、结构与活性关系的研究以及开发抗人肺炎支原体活性及抑制其它细菌活性的喹诺酮药物提供了有力依据。

关键词：氟喹诺酮环丙沙星合成生物活性

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仿生光响应智能纳米孔道的构筑及应用

影像科学与光化学 2017年第4期35卷 337-348页

作者：肖凯闻利平江雷中国科学院理化技术研究所仿生材料与界面科学重点实验室北京100190

在生命体中,很多生物过程都和光息息相关,例如光合作用过程和视觉感受系统等,而这些过程大都由生命体中对光敏感的蛋白质离子通道主导。近年来,受这些蛋白质离子通道的启发,具有光响应性的仿生智能固态纳米孔道广受关注。光响应纳米孔... 详细信息

在生命体中,很多生物过程都和光息息相关,例如光合作用过程和视觉感受系统等,而这些过程大都由生命体中对光敏感的蛋白质离子通道主导。近年来,受这些蛋白质离子通道的启发,具有光响应性的仿生智能固态纳米孔道广受关注。光响应纳米孔道具有灵活的空间和时间可控性,除了和生命过程息息相关,还在能源存储与转化、药物可控释放和分离等方面显示了巨大的应用前景。本综述主要从材料属性出发阐述光响应仿生智能纳米孔道的构筑和分类,并对其应用进行总结和展望。

关键词：仿生光响应纳米孔道离子通道离子输运

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仿生纳米通道膜用于海洋渗透能转化研究进展

中国科学:化学 2024年

作者：刘芳园霍西学王俊茜侯淑华闻利平渤海大学化学与材料工程学院中国科学院理化技术研究所中国科学院大学未来技术学院

海洋渗透能因其无碳排放和环境友好的特点而备受关注.反向电渗析技术(RED)是实现海洋渗透能转化的有效方法,而膜作为RED的核心,其性能在这一过程中起着至关重要的作用,决定了海洋渗透能捕获效率.近年来,仿生纳米通道膜的研究取得了显著... 详细信息

海洋渗透能因其无碳排放和环境友好的特点而备受关注.反向电渗析技术(RED)是实现海洋渗透能转化的有效方法,而膜作为RED的核心,其性能在这一过程中起着至关重要的作用,决定了海洋渗透能捕获效率.近年来,仿生纳米通道膜的研究取得了显著进展,这些膜模拟了生物体内离子通道的结构和功能,与传统离子交换膜相比,展示了优异的离子选择性和传导性能.本文系统综述了仿生纳米离子通道膜的制备技术及其在海洋渗透能转化中的应用现状与前景.同时,本文还总结了仿生纳米通道膜在实际应用中面临的主要挑战,并展望了其未来的发展方向.

关键词：海洋渗透能仿生纳米通道离子选择性离子输运

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反向电渗析热机发生单元研究进展

科学通报 2021年第30期66卷 3811-3821页

作者：刘子健鹿丁白银孔祥玉闻利平公茂琼中国科学院理化技术研究所低温工程学重点实验室北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京100049 中国科学院理化技术研究所中国科学院仿生材料与界面科学重点实验室北京100190

反向电渗析热机技术通过"热能-化学势能"和"化学势能-电能"两个转化过程完成电力生产,是一种新型的低品位余热利用技术.热机由发生单元及反向电渗析电池单元构成,分别对应上述两个转化过程.其中,发生单元对系统性能有显著影响,故本文从... 详细信息

反向电渗析热机技术通过"热能-化学势能"和"化学势能-电能"两个转化过程完成电力生产,是一种新型的低品位余热利用技术.热机由发生单元及反向电渗析电池单元构成,分别对应上述两个转化过程.其中,发生单元对系统性能有显著影响,故本文从提升发生单元效率和系统性能出发,系统地综述了发生单元工质和发生方法的研究进展.通过探究溶剂和溶质特性对发生单元及系统性能的影响机理,凝练出工质筛选原则:反向电渗析热机适合于低汽化潜热、低沸点、高活度系数和高电导率的工质.调研发现,现有发生方法主要有蒸馏法、膜蒸馏法和热分解法,其中蒸馏法为最常见的发生方法.3种发生方法的效率较低,不可逆损失大,未来研究可聚焦于系统最优浓度梯度的构建以及发生单元与发电单元的参数匹配.此外,反向电渗析热机技术除了设计用于回收低品位工业余热,亦可用于回收太阳能和地热能等中低品位可再生能源,促进新能源的高效利用.同时,热机工作时伴随有电极反应,表明采用反向电渗析热机进行发电的同时,亦可进行污水处理、有机物降解、制氢及废酸、废碱中和处理.

关键词：反向电渗析热机余热利用工质筛选发生方法

受荷叶自清洁效应启发的手术服表面改性与防污染性能

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应用化学 2019年第1期36卷 34-40页

作者：张哲烽黄小东闻利平北京市建华实验学校北京100039 中国科学院理化技术研究所仿生材料与界面科学重点实验室北京100190 中国科学院大学未来技术学院北京100049

为了提升当前商用手术服在特殊医疗手术环境下屏蔽携带病原体的血液或体液的性能,降低医护人员与患者因接触携带病原体的血液或体液而交叉感染的风险,受荷叶自清洁效应的启发,本文采用表面双疏处理技术,用含氟双疏处理液对商用手术服表... 详细信息

为了提升当前商用手术服在特殊医疗手术环境下屏蔽携带病原体的血液或体液的性能,降低医护人员与患者因接触携带病原体的血液或体液而交叉感染的风险,受荷叶自清洁效应的启发,本文采用表面双疏处理技术,用含氟双疏处理液对商用手术服表面改性,来提升当前商用手术服在特殊医疗手术环境下对污染物(水、油、血液)的屏蔽性能。扫描电子显微镜和元素分析表征确定了含氟聚合物被成功固定在手术服表面。对改性后的手术服的防水、防油、防血液污染性能检测发现:表面双疏改性可将手术服表面水接触角提升到(138±2)°,水滚动角降低至4. 0°,表明其防水能力明显提升;改性后的手术服表面具有对油滴保持至少60 s不浸润,血液液滴在倾斜20. 6°的改性手术服表面可快速滚落的特性,同时保持良好的透气性能(7. 90 g/(min·m^2))。

关键词：手术服表面改性抗污染

聚合物基纳米通道的构筑、功能化及应用研究进展

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高分子通报 2019年第10期 10-20页

作者：钱永超田威闻利平西北工业大学理学院西安710072 中国科学院理化技术研究所仿生材料与界面科学重点实验室北京100190

纳米通道在生命过程中起着至关重要的作用.利用聚合物基纳米通道研究离子、分子等在通道内的输运、识别、响应及门控的仿生过程和性质,受到了科学家的广泛关注和研究.目前,构筑聚合物基纳米通道最常用方法是径迹刻蚀技术.刻蚀后的固态... 详细信息

纳米通道在生命过程中起着至关重要的作用.利用聚合物基纳米通道研究离子、分子等在通道内的输运、识别、响应及门控的仿生过程和性质,受到了科学家的广泛关注和研究.目前,构筑聚合物基纳米通道最常用方法是径迹刻蚀技术.刻蚀后的固态纳米通道具有可功能化的基团,科学家正在广泛开展探究纳米孔道功能化的方法研究.本文主要从几种聚合物的刻蚀方法及形状控制,来介绍纳米通道的构筑方法.同时,本文还总结了纳米通道功能化修饰的常用方法.最后,介绍了纳米通道在多方面的应用、未来的展望以及目前该领域存在的一些挑战.

关键词：聚合物基纳米通道径迹刻蚀技术功能化修饰

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仿生固态纳米通道的构筑与应用

仿生固态纳米通道的构筑与应用