新方法可快速、精准调控纳米传感响应/恢复速度

华东理工大学机械与动力工程学院特聘研究员张博威、教授轩福贞，提出了一种快速、精确调控二维通道内限域分子动力学的方法，建立了针对传感选择性与响应/恢复速度的精准调控策略。相关研究发表于《自然—通讯》。

气湿敏传感器被广泛应用于现代工业、环境监测、农业、医疗和日常生活中，但仍存在无法及时捕捉气体浓度变化、在检测低浓度分析物时灵敏度较低等问题。

针对极端环境中的应用需求，研究团队提出了二维流体限域传感策略。研究团队发现，一种具有分层结构的二维过渡金属碳化物可提供二维敏感通道，辅以金属阳离子和电场操纵的概念，可同时优化传感器的响应和恢复速度。

经过多种实验和分析方法验证，研究人员发现低电流会导致水分子极化，从而引起限域水在二维通道内的有序密集排列，高电流则会诱导限域水解离而聚集成大分子簇，堵塞二维通道。电场和阳离子调控会促使二维限域水在三种结构类型（单体、二聚体和团簇）之间的平衡转变。

研究团队表示，该策略能够快速调节限域分子在二维通道中的传输动力学，有望广泛应用于传感、水处理、气体分离、能源存储与转换等领域。

电场调控二维限域水结构演化与二维限域传感性能优化。图片来源于《自然—通讯》

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-024-51877-7