近日，中國(guó)科大蘇州高研院張振教授團(tuán)隊(duì)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(duì)復(fù)雜現(xiàn)實(shí)環(huán)境的豐富感知和識(shí)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(jué)假體和仿生機(jī)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(jìn)展，然而，其不利于與生命系統(tǒng)友好的人機(jī)交互，因?yàn)樵谏�命系統(tǒng)中，離子的傳輸行為用于表達(dá)生物信號(hào)。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(shì)。

最近，研究人員探索了由具有半導(dǎo)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(guò)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(guò)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(jī)框架材料具有通過(guò)價(jià)鍵傳輸、擴(kuò)展共軛傳輸、通過(guò)空間傳輸?shù)亩喾N電荷傳輸方式，可以實(shí)現(xiàn)高效率的載流子產(chǎn)生和轉(zhuǎn)移，有望解決上述問(wèn)題。因此，本研究提出了基于共軛金屬有機(jī)框架材料的復(fù)合膜，并將其用于納米流體光電轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了超快的光電響應(yīng)及16 nA的光電流，并基于此成功地實(shí)現(xiàn)了離子泵功能。這項(xiàng)工作證明了共軛金屬有機(jī)框架材料在離子基光電轉(zhuǎn)換中的巨大前景，并為擴(kuò)展光敏金屬有機(jī)框架材料的應(yīng)用提供了靈感。

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圖.二維共軛金屬有機(jī)框架材料中電荷傳輸途徑示意圖及復(fù)合膜的光電轉(zhuǎn)換應(yīng)用

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)張振教授為該論文的通訊作者，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)納米科學(xué)技術(shù)學(xué)院2024級(jí)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