近期，中國科學院合肥物質科學研究院固體物理研究所黃行九研究員團隊針對離子傳感界面結構適應性進行了研究，提出一種基于界面電化學電容對稱性的轉導層材料設計新策略。相關研究成果作為Inside Front Cover文章發表在國際期刊Chemical Science上。

快速發展的全固態離子選擇電極作為智能生物和化學傳感器的關鍵組成部分，展現出廣闊的應用前景。構筑高性能全固態離子選擇性電極的關鍵在于高疏水和大電容的轉導層材料，但忽略其工況下的界面電容會直接影響傳感器信號的可靠性。基于此，團隊提出一種基于界面電化學電容對稱性的轉導層材料設計新策略，通過電化學實驗與動力學模擬揭示了離子選擇性膜對固體轉導層材料電容的限制作用：離子選擇性膜在整個界面系統中扮演了“閥門”的角色，限制了固體轉導層材料在有/無膜狀態下的轉化率，導致轉導層材料的效率低下。

團隊進一步研究發現，在不同過電位條件下，電荷存儲過程中的對稱性與電容轉化率存在關聯；離子選擇性膜的存在會限制不同材料的電容性能，導致工作狀態下轉導層界面電容與無膜修飾電極電容存在顯著差異。該研究表明在固體轉導層材料開發中，不僅需要關注高疏水與大電容特性，也要重視材料與離子選擇性膜之間的相互作用，應使電荷存儲過程在不同極性過電位下保持相對均衡，同時需考慮離子選擇性膜對轉導層材料充放電過程的制約程度。

該研究基于電極界面動力學原理為設計轉導層材料提供了新策略，在跨電化學領域具有普適性。

上述工作得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金項目、中國科學院青年創新促進會等項目的資助。

論文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/sc/d5sc01241d

圖1. 基于電化學數值模擬解析動態界面過程。

圖2. 內封面圖。