ZUSAMMENFASSUNG Photoresponsive Nanofluidik verspricht großes Potenzial für die osmotische Energiekonversion, indem sie den Prozess der foto-elektro-ionischen Transportumwandlung nutzt. Herkömmliche, auf Halbleitern basierende Nanofluidik, die sich nur auf intrinsische Interband-Übergänge stützt, begrenzt jedoch den Absorptionsbereich des Lichts zur Leistungsverbesserung. Hier haben wir eine plasmonische halbleitende Heterojunction-Nanofluidik (PSH-NFs) entwickelt, indem eine W18O49-Schicht mit starker lokalisierter Oberflächenplasmonresonanz (LSPR) mit einer lochfangenden Co(OH)2-Schicht integriert wurde. Die Synergie bildet eine Typ-II-Heterojunction, speziell ausgelegt für die nahezu vollständige Spektrum Lichtabsorption. Unter simuliertem Standardsonnenlicht führt der synergistische Effekt von LSPR-generierten heißen Elektronen und separierten photogenerierten Ladungsträgern an der Heterojunction-Grenzfläche zu einem signifikant verbesserten Oberflächenpotentialgradienten, was eine hohe Ionenselektivität von 0,93 sicherstellt. Darüber hinaus verbessert die gerichtete Ausrichtung dieses Photokariertentransports mit der Diffusion von Kationen die Grenzflächen-Ionentransporteffizienz deutlich, was zu einem erheblich erhöhten ionischen Fluss führt, was mit theoretischen Berechnungen übereinstimmt. Folglich liefern die PSH-NFs eine Leistungsdichte von 36,4 W m−2, was einer Steigerung von 58,3 % gegenüber nicht bestrahlten Bedingungen entspricht und die Leistung bisher berichteter photoresponsiver Nanofluidik übertrifft. Der erzeugte Strom kann effektiv über ein photoregulierbares Verfahren zur Energieversorgung elektronischer Geräte genutzt werden.
Xia et al. (Tue,) untersuchten diese Fragestellung.