p A água confinada existe amplamente e desempenha papéis importantes em ambientes naturais, particularmente dentro de nanocanais biológicos. Professor Lei Jiang e seu grupo do Laboratório Estadual de Sólidos Orgânicos, Instituto de Química, Academia Chinesa de Ciências, começou a estudar esta fronteira biônica unificada. Após vários anos de pesquisas inovadoras, eles desenvolveram uma série de nanocanais biomiméticos, entregou uma estratégia para o projeto e construção de nanocanais inteligentes e aplicou os nanocanais em sistemas de conversão de energia. O autor pensava que a propriedade da superfície interna era a base para o transporte confinado. Trabalho deles, intitulado "Construção de nanocanais inteligentes biomiméticos para águas confinadas", foi publicado em National Science Review . p A natureza sempre inspirou muito a tecnologia, engenharia e invenções significativas. Ao longo da evolução de quatro bilhões de anos, o mundo natural exibe todas as medidas de design e inteligência perfeitos. Por exemplo, o lótus pode realizar o efeito de autolimpeza usando sua estrutura micro / nano-composta. Os striders aquáticos podem caminhar fácil e livremente na superfície da água por meio da micro e nanoestrutura especial em suas pernas. De forma similar, existem inúmeras unidades funcionais que podem interagir com as moléculas de água nos organismos. Os canais iônicos à base de proteínas são bons exemplos para essas unidades funcionais, que desempenham papéis importantes em muitos processos fisiológicos, como transferência de sinal de celular, conversão de energia, ajuste potencial, troca de matéria e ajuste de função sistêmica. Um exemplo notável é a enguia elétrica, que é capaz de gerar potenciais de ~ 600 V para atordoar a presa e afastar predadores com canais iônicos altamente seletivos e bombas em sua membrana celular. Portanto, aprender com a natureza pode nos ajudar a desenvolver materiais e sistemas inteligentes.

p Bio-inspirado na natureza, O grupo de Jiang alcançou excelentes resultados de pesquisa em ciências relacionadas com a água, incluindo interfaces bidimensionais com umedecimento, propriedades de impermeabilização e supermolecimento. Com base neste trabalho, Jiang e seus colegas de trabalho transferiram seu interesse de pesquisa para sistemas não aquosos, onde se concentraram na propriedade de umedecimento com óleo. A partir disso, eles desenvolveram superfícies autolimpantes sob a água com inspiração vinda de pele de peixe. Recentemente, O grupo de Jiang enfocou a água confinada em materiais de nanoestruturas unidimensionais. O estudo examinou a água confinada nas superfícies externas de materiais nanoestruturados unidimensionais, incluindo seda de aranha e espinho de cacto, que pode ser usado para coletar água no ar. Eles também estudaram água confinada existente em nanocanal, que incluiu a construção e aplicação de nanocanais bioinspirados. Nesta revisão, O Prof. Jiang discorreu em detalhes sobre a água confinada que existe em estruturas micro / nano compostas unidimensionais, particularmente dentro de nanocanais biológicos. Usando esses nanocanais como inspiração, eles forneceram uma estratégia para o projeto e construção de nanocanais inteligentes biomiméticos. Mais importante, eles aplicaram os análogos abióticos a sistemas de conversão de energia.

p A água confinada, isto é, água confinada em micro ou mesoporos, não só desempenha um papel importante na manutenção da existência e do desenvolvimento dos organismos vivos, mas também diz respeito ao desenvolvimento sustentável da sociedade humana. Os resultados da pesquisa de seda de aranha bioinspirada e espinho de cacto mostraram que a coleção de água confinada nessas nanoestruturas unidimensionais foi útil para resolver a escassez de recursos de água doce. Enquanto isso, canais de íons biológicos desempenharam papéis importantes para a conversão de energia eficiente em organismos devido ao seu efeito em nanoescala e seletividade de íons. Essa unificação perfeita mantém o material e as informações transferindo-se efetivamente com o exterior do organismo, o que garante sua eficiência de conversão de energia muito além do dispositivo de energia manual tradicional. Portanto, inspirado por sistemas vivos, muito esforço foi direcionado para a construção da unidade funcional com vários estágios nanométricos, escala múltipla, estrutura assimétrica, e assim por diante, o que pode aumentar muito a eficiência de conversão, ajudando-nos a resolver a escassez global de energia (conforme mostrado na Figura).