近日，我院关柏鸥教授团队在纳米材料去离子动力学监测领域中取得重要进展，他们研制出了一种能用于电化学反应界面动力学行为分析的集成多功能光纤电化学平台，相关成果以“Nanoscale Adsorption, Assembly, and Deionization Dynamics Recorded by Optical Fiber Sensors”为题发表在ACS Nano（IF=18.072）上。论文第一作者为光子技术研究院博士研究生黄天晟，通讯作者为孙立朋副研究员和关柏鸥教授。

电吸附技术有着经济、环保等特点，有望在未来水体污染治理等环境领域发挥作用，而其吸附效率和能耗性能很大程度上依赖于电极纳米材料，这就对电极上纳米材料的结构组装与性能评估提出了客观要求。目前，电极材料组装过程的监测依赖于非原位的表征手段，难以对纳米材料聚集、成膜等组装现象进行实时原位的量化分析；同时，常规基于溶液电导的电极去离子性能研究方法涉及滞后性问题，往往无法准确对电极界面上的动态反应进行准确测量。

本团队以光纤为实时光传感与电化学吸附平台，通过在单根光纤界面上同时完成表面等离激元传输与双电层电容吸附，实现对界面上纳米晶体组装过程、离子吸附动力学、及去离子电荷效率的原位监测。利用表面等离激元共振倏逝场光学特性灵敏地捕获物质吸附引起的表面环境折射率变化，准确地反映并量化纳米材料组装过程的聚集与成膜现象；利用光电信号并行传输的多维度传感能力全面地反应物质吸附过程的动力学与能耗变化。这对于准确监控电化学吸附系统实时效率、深入理解纳米材料组装机制、分析并筛选高性能的去离子纳米材料具有重要意义。

这项工作得到了国家自然科学基金（62175090）、“广东特支计划”本土创新创业团队（2019BT02X105）、广东省自然科学基金（2019A1515011144）、广州市科技计划项目（201904020032, 202201010666）等项目的资助。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c01507

图文：黄天晟