2月10日,中國科大蘇州高研院張振教授團隊在Advanced Materials上發(fā)表了題為“2D Conjugated Metal-Organic Framework-Based Composite Membranes for Nanofluidic Ionic Photoelectric Conversion”的研究論文。
視網(wǎng)膜作為生物眼睛最重要的組成部分,支持對復雜現(xiàn)實環(huán)境的豐富感知和識別。構(gòu)建模擬視網(wǎng)膜基本功能的仿生光電轉(zhuǎn)換設(shè)備,在視覺假體和仿生機器人中具有重要意義。到目前為止,基于電子傳輸?shù)娜斯す怆娹D(zhuǎn)換設(shè)備已經(jīng)取得了很大的進展,然而,其不利于與生命系統(tǒng)友好的人機交互,因為在生命系統(tǒng)中,離子的傳輸行為用于表達生物信號。因此,發(fā)展基于離子傳輸?shù)墓怆娹D(zhuǎn)換系統(tǒng)已成為必然趨勢。
最近,研究人員探索了由具有半導體性質(zhì)的光激發(fā)納米片重堆疊組成的二維膜,這些膜通過創(chuàng)建相互連接的層間納米流體通道,構(gòu)建新型離子光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。然而,目前的膜材料由于通常具有混合的微觀結(jié)構(gòu)而不能有效地產(chǎn)生載流子,或者由于層間距大,使得電荷通過π-π堆疊的傳輸路徑受阻,傳輸效率較低。
二維共軛金屬有機框架材料具有通過價鍵傳輸、擴展共軛傳輸、通過空間傳輸?shù)亩喾N電荷傳輸方式,可以實現(xiàn)高效率的載流子產(chǎn)生和轉(zhuǎn)移,有望解決上述問題。因此,本研究提出了基于共軛金屬有機框架材料的復合膜,并將其用于納米流體光電轉(zhuǎn)換,實現(xiàn)了超快的光電響應及16 nA的光電流,并基于此成功地實現(xiàn)了離子泵功能。這項工作證明了共軛金屬有機框架材料在離子基光電轉(zhuǎn)換中的巨大前景,并為擴展光敏金屬有機框架材料的應用提供了靈感。
圖:二維共軛金屬有機框架材料中電荷傳輸途徑示意圖及復合膜的光電轉(zhuǎn)換應用
中國科學技術(shù)大學張振教授為該論文的通訊作者,中國科學技術(shù)大學納米科學技術(shù)學院2024級博士研究生姜昕言為該論文的第一作者。
論文鏈接:https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202416093
(蘇州高等研究院、納米科學技術(shù)學院、科研部)
新聞鏈接:https://news.ustc.edu.cn/info/1055/90607.htm
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