El agua confinada existe ampliamente y juega un papel importante en entornos naturales, particularmente dentro de nanocanales biológicos. El profesor Lei Jiang y su grupo del Laboratorio Estatal Clave de Sólidos Orgánicos, Instituto de Química, Academia china de ciencias, se propuso estudiar esta frontera biónica unificada. Después de varios años de investigación innovadora, desarrollaron una serie de nanocanales biomiméticos, entregó una estrategia para el diseño y construcción de nanocanales inteligentes y aplicó los nanocanales en sistemas de conversión de energía. El autor pensó que la propiedad de la superficie interior era la base para el transporte confinado. Su trabajo, titulado "Construcción de nanocanales inteligentes biomiméticos para aguas confinadas", fue publicado en Revista Nacional de Ciencias .

La naturaleza siempre ha inspirado mucho a la tecnología, ingeniería e invenciones significativas. A través de una evolución de cuatro mil millones de años, el mundo natural exhibe todas las medidas de perfecto diseño e inteligencia. Por ejemplo, el loto puede realizar el efecto de autolimpieza utilizando su estructura de micro / nanocompuesto. Los zancudos pueden caminar fácil y libremente sobre la superficie del agua a través de la micro y nanoestructura especial en sus piernas. Similar, Existen numerosas unidades funcionales que pueden interactuar con las moléculas de agua en los organismos. Los canales iónicos basados ​​en proteínas son buenos ejemplos de estas unidades funcionales, que juegan un papel importante en muchos procesos fisiológicos, como la transferencia de señal celular, conversión de energía, ajuste potencial, intercambio de materia y ajuste de la función sistémica. Un ejemplo notable es la anguila eléctrica, que es capaz de generar potenciales de ~ 600 V para aturdir a sus presas y alejar a los depredadores con canales de iones altamente selectivos y bombas en su membrana celular. Por lo tanto, aprender de la naturaleza podría ayudarnos a desarrollar sistemas y materiales inteligentes.

Bio-inspirado en la naturaleza, El grupo de Jiang ha logrado excelentes resultados de investigación en ciencias relacionadas con el agua, incluidas interfaces bidimensionales con humectación, propiedades deshumectantes y superhumectantes. Basado en este trabajo, Jiang y sus compañeros de trabajo transfirieron su interés de investigación a sistemas no acuosos, donde se centraron en la propiedad de humectación del aceite. A partir de esto, desarrollaron superficies autolimpiantes bajo el agua inspiradas en la piel de pescado. Recientemente, El grupo de Jiang se centró en el agua confinada en materiales de nanoestructura unidimensionales. El estudio examinó el agua confinada en las superficies exteriores de materiales nanoestructurados unidimensionales que incluyen seda de araña y espina de cactus. que se puede utilizar para recoger agua en el aire. También estudiaron el agua confinada existente en nanocanal, que incluyó la construcción y aplicación de nanocanales bioinspirados. En esta revisión, El profesor Jiang amplió en detalle el agua confinada que existe en las estructuras unidimensionales de micro / nanocompuestos, particularmente dentro de nanocanales biológicos. Usando estos nanocanales como inspiración, proporcionaron una estrategia para el diseño y construcción de nanocanales inteligentes biomiméticos. En tono rimbombante, han aplicado los análogos abióticos a los sistemas de conversión de energía.

El agua confinada que es agua confinada en micro o mesoporos, no solo juega un papel importante en el mantenimiento de la existencia y el desarrollo de los organismos vivos, pero también se refiere al desarrollo sostenible de la sociedad humana. Los resultados de la investigación de seda de araña bioinspirada y espina de cactus mostraron que la recolección de agua confinada en estas nanoestructuras unidimensionales fue útil para resolver la escasez de recursos de agua dulce. Mientras tanto, Los canales de iones biológicos desempeñaron un papel clave para la conversión de energía de alta eficiencia en organismos debido a su efecto a nanoescala y selectividad de iones. Esta unificación perfecta mantiene el material y la información transfiriéndose de manera efectiva con el exterior del organismo, lo que asegura su eficiencia de conversión de energía mucho más allá del dispositivo de energía manual tradicional. Por lo tanto, inspirado en los sistemas vivos, Se ha dedicado mucho esfuerzo a la construcción de la unidad funcional con nanómetros multietapa, escala múltiple, estructura asimétrica, etcétera, lo que puede mejorar enormemente la eficiencia de conversión ayudándonos a resolver la escasez global de energía (como se muestra en la Figura).