近日，我院刘佩、许群老师联合中科院理化技术研究所闻利平研究员，在不对称纳米流体膜与超临界低维材料交叉研究领域取得重要进展。首次构建了新型“二维非晶等离激元–纳米流体膜”的仿生分级通道，实施等离子体-光子协同光电双模态耦合工程，抑制光学耗散与载流子能量无序性，实现光电转换性能与运行稳定性的同步提升。

研究发现二维非晶三氧化钼MoO₃纳米片通过光化学H⁺插层表现出可调谐的表面等离子体共振（SPR），导致氧空位增加和自由电子浓度升高。这些空位使MoO₃富含局域表面电子，形成可调谐的SPR，产生负电荷中心，并通过缺陷诱导的极化显著增强空间电荷。通过将二维非晶MoO₃嵌入氧化石墨烯（GO）层状结构，构建了一种化学工程不对称纳米流体膜（ANM），二维非晶MoO₃不仅增加了层间距，还通过氧空位产生的过量电子形成负电荷中心，捕获阳离子并加速其扩散过程。DFT计算证实表面氧空位的存在与增加可加速K⁺在MoO₃表面的吸附动力学，为活性离子传输提供驱动力。得益于缺陷激活的离子传输与SPR增强的空间电荷，该系统在平衡电解液中实现了439.2 W/cm²的显著输出功率密度，光-离子能量转换效率达7.98×10^-4%。

该研究提出了一种全新的光物理调控思路，展示了超临界制备二维非晶材料与纳米流体膜融合构建的巨大潜力，为纳米流体环境中光子-电子-离子相互作用提供了新思路，为仿生器件和材料的开发提供了新路径。

相关研究成果“Photoactivated Ion Transport: Role of Intrinsic Defects and Plasmonics for Efficient Ionic Power Harvesting”发表在化学国际顶级学术期刊Journal of the American Chemical Society上，我院直聘研究员刘佩为论文第一作者，刘佩、许群、闻利平为论文共同通讯作者。

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c09051