近日，我院刘佩、许群老师，在光驱动离子泵用于离子能量收集领域取得重要进展。受绿色植物光合作用中光驱动质子耦合电子转移的启发，该研究成功构建了一种CNT/MoS₂仿生纳米流体系统，通过光热-光电协同耦合机制实现了等浓度电解质中的光激活离子传输，为融合生物传输原理与光控纳米流体工程的人工非平衡离子电子学提供了设计蓝图，助力可持续能量收集。

绿色植物的类囊体膜通过光驱动质子耦合电子传递链，以ATP为能量通货，实现跨膜离子定向输运，成为高效能量转换的典范。然而，人工离子泵长期依赖外加电场、压力或浓度梯度，难以在等浓度溶液中维持主动输运，限制其在能量收集、自供电传感等场景的应用。近年来，光响应纳米材料与二维纳流道的结合为太阳能直接驱动离子迁移提供了新思路，但如何协同光热与光伏效应，构建无需化学燃料、环境适应性强、功率密度高的仿生离子泵仍是挑战。

该研究成功构建了一种CNT/MoS₂仿生纳米流体系统，通过光热-光电协同耦合机制实现了等浓度电解质中的光激活离子传输。在光照条件下，CNT的局域光热效应产生温度梯度以驱动热泳离子迁移，而相同光照通过光生载流子再分布触发MoS₂介导的表面电荷梯度（包括垂直电荷转移与水平载流子扩散）。这种表面电荷不对称性与温度差形成的双重梯度协同驱动自主离子泵送。两者协同形成单向阳离子通量≈128 nA，在0.1 m KCl中实现开路电压8.56 mV、短路电流1.2 µA，最大功率密度18.98 mW m^-2，光-离子能量转换效率达8.3×10^-4%。通过精确调控光强、电解质浓度、离子种类与pH等关键参数，该研究在平衡等浓度电解液中构建了具有可开发离子能量收集能力的光驱动仿生离子泵系统，为能源收集与转换领域的应用奠定了重要基础。未来研究可聚焦于异质结构界面优化、宽光谱吸收增强及多物理场协同刺激等方向以提升能量转换性能。这些突破将推动该技术在可持续能源收集存储系统、神经形态计算离子电子学网络、亚纳米检测限仿生传感平台等领域的应用，最终通过新一代光控流体技术弥合生物过程与人工纳米结构的功能鸿沟。

相关研究成果“Photoinduced Cation Coupled Electron Transfer for Efficient Ionic Power Harvesting Based on CNT/MoS₂ Heterostructures”发表在国际顶级学术期刊Advanced Materials上，郑州大学马睿、中国科学院理化技术研究所吴亚东为论文共同第一作者，刘佩、许群为论文共同通讯作者。

文章链接：https://doi.org/10.1002/adma.202508641