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中科院理化所:基于石墨烯的光收集纳米流体电路

2020/7/29 10:46:57 来源:原创 浏览:

二维材料相关研究极大地丰富和促进了合成材料中生物激发纳米流体离子传输的研究领域,这被特别称为“二维纳米流体”。


通过简单的过滤过程,原子级厚度的二维纳米结构单元可以重新组装成具有密集填充的亚纳米高度层状流体通道的珍珠质状层状结构。与传统的一维纳米流体装置和材料相比,基于二维材料的纳米流体系统的制造是非常容易,高效和可扩展的。此外,二维纳米流体系统中的流体和离子传输表现出非常高的速度,同时保持精确的选择性。这些独特的功能使二维纳米流体材料在仿生离子传输,膜分离和能量转换和储存。所以到目前为止,二维纳米流体系统中不对称离子传输特性的研究仍处于起步阶段,因此近年来引发了相关研究者的极大兴趣。

GOM基二维纳米流体器件的制备与表征

郭维等发现氧化石墨烯膜(GOM)的面内不对称性对于产生水平离子传输的光电驱动力至关重要。我们建立了一个改进的载流子扩散模型,在膜边界处具有增强的载流子复合率,以解释对称光照下的光动力离子传输现象。他们证明了利用折纸技术打破输运方向的几何对称性,可以在全区域光照下在二维纳米流体系统中启动定向离子输运。离子光电流的方向由膜边缘的相对长度决定。光电驱动力的大小与GOMs的面内不对称程度呈正相关。基于修正的载流子扩散模型,我们发现光电驱动力来源于膜边界处载流子复合速率的提高。当单层石墨烯的形状不对称时,宽边和窄边之间的光致电位差可以驱动离子物种的跨膜传输。该驱动机制克服了特定位置或非均匀光照的限制,可进一步应用于具有可控离子输运方向的可伸缩纳米流体电路中。基于折纸技术的平面内二维纳米流体系统可通过二维或三位打印技术进一步升级,以形成更复杂的光收集纳米流体电路。相关工作发表在Small上。



Small 2020, 16, 1905557

DOI: 10.1002/smll.201905557

看看网友怎么说

minye176086562:别一直说理论,要能实现才有前途。

用户2122417304137:卧槽!一流的都在研究科学,所以技术也就二流了!

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