具有极佳离子传输特性的二维几丁质亚纳米片，用于纳米流体传感

《Advanced Materials》：2D Chitin Sub-Nanosheets with Extreme Ion Transport for Nanofluidic Sensing

纳米流体膜通过壳聚糖晶体平面选择性剥离形成二维亚纳米片结构，厚度减小显著提升离子传输通量（1.53倍）和选择性（1.14倍），实现50倍盐度梯度下12.95 W/m2能量收集密度，刷新生物质基纳米膜性能记录，并成功应用于水母培养实时传感。

　　

摘要

纳米流体膜具有独特的离子选择性传输特性，在能量收集和传感应用方面具有巨大潜力。然而，阴离子选择性膜的缺乏严重阻碍了这些领域的发展。本文利用几丁质晶面之间的能量差异，选择性地切割低能量（020）晶面，从而将Bouligand结构的几丁质定向剥离成平均厚度为0.7纳米、横向尺寸为50–100纳米的二维亚纳米片（CSs）。模拟和实验表明，厚度的减小显著提高了离子传输通量（提高了1.53倍）和选择性（提高了1.14倍），进而使得在50倍盐度梯度下的功率输出密度达到12.95瓦特/平方米（W m^?2），超过了所有现有的基于生物质的纳米流体膜（最高为2.87瓦特/平方米）以及商业基准值（5.0瓦特/平方米）。此外，这些膜卓越的离子管理能力还促进了实时纳米流体传感的应用，例如在水母养殖监测中的应用。本研究提出了一种成本效益高的策略，用于开发具有优异能量收集和传感性能的高性能正电荷纳米流体膜，为先进的能源和传感技术奠定了基础。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。