L'eau confinée existe largement et joue un rôle important dans les environnements naturels, en particulier à l'intérieur des nanocanaux biologiques. Le professeur Lei Jiang et son groupe du State Key Laboratory of Organic Solids, Institut de chimie, Académie chinoise des sciences, a entrepris d'étudier cette frontière bionique unifiée. Après plusieurs années de recherche innovante, ils ont développé une série de nanocanaux biomimétiques, a fourni une stratégie pour la conception et la construction de nanocanaux intelligents et a appliqué les nanocanaux dans des systèmes de conversion d'énergie. L'auteur pensait que la propriété de la surface intérieure était la base du transport confiné. Leur travail, intitulé "Construction de nanocanaux intelligents biomimétiques pour l'eau confinée", a été publié dans Revue scientifique nationale .

La nature a toujours grandement inspiré la technologie, l'ingénierie et les inventions importantes. A travers quatre milliards d'années d'évolution, le monde naturel présente toutes les mesures de conception et d'intelligence parfaites. Par exemple, le lotus peut réaliser l'effet autonettoyant en utilisant sa structure micro/nano-composite. Les marcheurs aquatiques peuvent marcher facilement et librement sur la surface de l'eau grâce à la micro- et nano-structure spéciale sur leurs jambes. De la même manière, il existe de nombreuses unités fonctionnelles qui peuvent interagir avec les molécules d'eau dans les organismes. Les canaux ioniques à base de protéines sont les bons exemples de ces unités fonctionnelles, qui jouent un rôle important dans de nombreux processus physiologiques, tels que le transfert de signal cellulaire, conversion de l'énergie, ajustement potentiel, échange de matière et ajustement de la fonction systémique. Un exemple remarquable est l'anguille électrique, qui est capable de générer des potentiels d'environ 600 V pour étourdir les proies et éloigner les prédateurs avec des canaux ioniques hautement sélectifs et des pompes sur sa membrane cellulaire. Par conséquent, apprendre de la nature pourrait nous aider à développer des matériaux et des systèmes intelligents.

Bio-inspiré de la nature, Le groupe de Jiang a obtenu d'excellents résultats de recherche dans les sciences liées à l'eau, notamment des interfaces bidimensionnelles avec mouillage, propriétés de démouillage et de supermouillage. Sur la base de ce travail, Jiang et ses collègues ont transféré leur intérêt de recherche aux systèmes non aqueux, où ils se sont concentrés sur la propriété de mouillage de l'huile. À partir de là, ils ont développé des surfaces autonettoyantes sous l'eau en s'inspirant de la peau de poisson. Récemment, Le groupe de Jiang s'est concentré sur l'eau confinée dans des matériaux à nanostructures unidimensionnelles. L'étude a examiné l'eau confinée sur les surfaces extérieures de matériaux nanostructurés unidimensionnels, notamment la soie d'araignée et l'épine de cactus, qui peut être utilisé pour recueillir l'eau dans l'air. Ils ont également étudié l'eau confinée existant dans les nanocanaux, qui comprenait la construction et l'application de nanocanaux bio-inspirés. Dans cette revue, Le professeur Jiang a expliqué en détail l'eau confinée qui existe dans les structures composites micro/nano unidimensionnelles, en particulier à l'intérieur des nanocanaux biologiques. En utilisant ces nanocanaux comme source d'inspiration, ils ont fourni une stratégie pour la conception et la construction de nanocanaux intelligents biomimétiques. Surtout, ils ont appliqué les analogues abiotiques aux systèmes de conversion d'énergie.

L'eau confinée, c'est-à-dire de l'eau confinée dans des micro- ou mésopores, joue non seulement un rôle important dans le maintien de l'existence et du développement des organismes vivants, mais concerne aussi le développement durable de la société humaine. Les résultats de la recherche sur la soie d'araignée bio-inspirée et l'épine de cactus ont montré que la collecte d'eau confinée sur ces nanostructures unidimensionnelles était utile pour résoudre la pénurie de ressources en eau douce. Pendant ce temps, les canaux ioniques biologiques ont joué un rôle clé pour une conversion énergétique hautement efficace dans les organismes en raison de son effet à l'échelle nanométrique et de sa sélectivité ionique. Cette parfaite unification maintient le transfert efficace du matériel et des informations avec l'extérieur de l'organisme, qui assure son efficacité de conversion d'énergie bien au-delà du dispositif énergétique manuel traditionnel. Par conséquent, inspiré des systèmes vivants, beaucoup d'efforts ont été consacrés à la construction de l'unité fonctionnelle à plusieurs étages nanométriques, échelle multiple, structure asymétrique, etc, ce qui peut grandement améliorer l'efficacité de conversion en nous aidant à résoudre la pénurie mondiale d'énergie (comme le montre la figure).