从环境监测到人体汗液电解质分析都迫切地需求高灵敏、宽检测范围的高性能离子传感器。传统固体接触离子选择电极（SC-ISE）的电极膜电位与待测离子含量之间的关系符合能斯特公式，往往存在灵敏度较低的限制。寻求新机制来实现高性能离子传感具有重要意义。蒸发驱动的水伏效应是近些年兴起的新领域，它是利用水的蒸发驱动溶液流经过具有交叠双电层的功能化纳米通道，在固-液界面相互作用下产生与溶液离子浓度相关联的电压和电流信号。因此，基于交叠双电层纳米通道的水伏器件理论上可以用于高性能离子传感，然而目前研究主要聚集于提升水伏器件的产电性能，对其离子传感特性的研究很少。
当前水伏器件的设计主要是通过制备高表面电位的材料，包括碳纳米材料、金属氧化物、MOFs、生物材料等来构筑高离子选择性的纳米通道以提升器件的性能。然而，除了材料表面电位，由纳米通道的离子选择性还受到通道尺寸极大影响，且选择性随着通道尺寸的减小而提高。伴随通道尺寸的减小，纳米通道内溶液的流动阻力却会显著增加，这会造成推动离子在通道顶端积累的动力减小，引起水伏器件性能的降低。在纳米尺度下寻找通道的离子选择性和流动阻力间的最佳平衡是实现高性能水伏器件关键科学问题。
针对上述关键科学问题，中科院苏州纳米所张珽研究员团队报道了一种基于丝素蛋白的纳米通道精准调控策略并将其应用于柔性可穿戴水伏离子传感器。
该工作从构效关系的角度通过精准调控纳米通道尺寸和材料表面化学特性，实现了纳米通道离子选择性与流动阻力之间的最优平衡，为高性能水伏离子传感器件的设计提供了创新思路。该工作以Silk fibroin-regulated nanochannels for flexible hydrovoltaic ion sensing为题发表在Advanced Materials上。文章第一作者是中国科学院苏州纳米所硕士研究生葛长磊，李连辉副研究员和张珽研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金，中国博士后基金的支持。
文章链接：
Silk fibroin-regulated nanochannels for flexible hydrovoltaic ion sensing. Advanced Materials, 2023，DOI: 10.1002/adma.202310260.
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