阿卜杜拉国王科技大学 该扫描电镜图像显示了在暴露于水/光/热之前由MXene制备的层状膜
信用:KAUST 2020 KAUST研究人员开发的分层材料可以通过利用生物离子通道中使用的相同原理来充当精确的温度传感器。
人类细胞拥有各种蛋白质，作为带电离子的通道
在皮肤中，某些离子通道依靠热量来驱动产生电信号的离子流，我们用电信号来感知周围的温度
受这些生物传感器的启发，KAUST的研究人员制备了一种碳化钛化合物(Ti3C2Tx)，称为MXene，它包含几个原子厚的多层。
每一层都覆盖着带负电荷的原子，如氧或氟
“这些基团充当间隔物，将相邻的纳米片隔开，让水分子进入星际通道，”KAUST博士后、新温度传感器团队的成员洪秀云说
MXene层之间的通道比单个纳米窄
研究人员使用x光衍射和扫描电子显微镜等技术来研究它们的MXene，他们发现向材料中加水会稍微拓宽层间的通道。
当物质接触氯化钾溶液时，这些通道足够大，可以让正钾离子通过MXene，但会阻止负氯离子的通过
MXene纳米通道两端的温差导致水和钾离子从冷侧流向暖侧(顶部)
当阳光只加热MXene设备的一部分时，热渗透流产生的电压可以指示微小的温度变化(下图)
信用:ACS NanoAlshareef，H
普通
等等
该团队制作了一个包含MXene的小型设备，并将它的一端暴露在阳光下
MXenes在吸收阳光并将能量转化为热量方面特别有效
由此产生的温度升高促使水分子和钾离子通过纳米通道从较冷的一端流向较热的部分，这种效应被称为热渗透流
这引起的电压变化与生物温度感应离子通道中看到的电压变化相当
因此，该设备可以可靠地检测到低于1摄氏度的温度变化
降低氯化钾溶液的盐度改善了装置的性能，部分原因是进一步提高了通道对钾离子的选择性
随着研究人员增加照射在材料上的光的强度，材料的温度以相同的速度上升，离子传输反应也是如此
这表明，除了作为温度传感器，这种材料还可以用来测量光强
这项工作是考斯特大学教授胡萨姆·阿尔沙雷夫和王鹏合作的结果
“我们设想MXene阳离子通道有望用于许多潜在的应用，包括温度传感、光电探测或光热电能收集，”领导该团队的Alshareef说
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