研究人員通過氧化石墨烯膜實現光誘導的超快活性離子傳輸

來自清華大學和中科院的研究人員通過氧化石墨烯膜證明了耦合的光子 - 電子 - 離子傳輸現象。利用光的能量，陽離子能夠在很寬的濃度範圍內以熱力學方式上坡移動，速率比​​通過簡單擴散的速率快幾個數量級。

基於這種機制，該團隊進一步開發了光子離子開關，光子離子二極管和光子離子晶體管作為合成納米流體電路上主動離子篩分和人工光合作用的基本要素。

該團隊表示，這是2D層狀材料中具有極高泵浦速率的光致活性（反梯度）離子傳輸的首次發現。它為合成膜材料中的運輸行為提供了一種全新的遠程，非侵入性和主動控制方式。

此外，本文報道的光誘導活性離子遷移不依賴於脂質或液膜，這顯著改善了其穩健性和相容性。此外，它不依賴於特定的離子結合穿梭分子來實現跨膜離子轉運。因此，其傳輸範圍可以是釐米長。

在幾乎整個2D半導體系列中也可以發現光致活性離子傳輸現象。在液體可加工的膠體2D材料中有進一步利用其光響應性的巨大空間。