近日，我校高等研究院特聘研究员雷丹丹，以第一作者身份在材料科学领域顶级期刊Advanced Materials（中科院一区Top期刊，影响因子IF：26.8）发表了题为"Efficient Dynamic Potential Stabilization via a Bioinspired Ion Pump Prevents Sensing Signals Drift"的研究论文。华中科技大学刘逆霜教授、南京航空航天大学张祺翔副研究员为共同通讯作者。成都大学为第一单位。

人工离子传感系统在长期连续工作中依赖外部电源维持界面电位，面临信号漂移和稳定性下降的难题，这一问题的根源在于缺乏类似生物离子泵的主动能量转换与动态调控机制。受生物离子泵利用ATP水解主动逆电化学梯度运输离子、动态补偿电位耗散的启发，研究团队构建了一种氧驱动的仿生离子泵。该仿生离子泵以NH₄V₂O₅为核心材料，利用其对氧气敏感的O—Zn键，在富氧环境中实现Zn²⁺的高效提取与反向泵送，成功模拟了生物主动运输过程。理论计算与实验表明，NH₄V₂O₅层状结构中存在多种不同吸附能的Zn²⁺位点（−0.23 eV至−1.97 eV），在氧气作用下低能位点发生O—Zn键断裂（键长从1.94 Å延长至3.41 Å），自发释放Zn²⁺并释放7.64 eV能量，从而实现电极电位的动态稳定和离子存储能力的显著提升。

基于此机制构建的自供电呼吸传感器，在环境空气中能稳定工作480小时，性能衰减仅0.2%（无氧环境下为13.9%），在17%−97% RH范围内灵敏度达449.5 nA/% RH，可准确识别呼吸频率（0.1−1.2 Hz）与幅度，并区分口呼吸（2−16 μA）与鼻呼吸（0−0.5 μA），为儿童睡眠呼吸障碍预警提供了新方案。该氧驱动仿生离子泵策略有效克服了人工离子传感系统长期存在的信号漂移和能量供给问题。

Advanced Materials由国际知名出版机构Wiley出版，是中科院一区TOP期刊及自然指数（Nature Index）重点收录期刊，也是材料科学领域最具影响力的国际顶级期刊之一。该期刊长期关注功能材料、智能材料与先进制造等前沿研究方向，在全球材料科学及交叉学科领域具有极高的学术影响力。

此项科研成果得到了国家自然科学基金、四川省科技计划项目、湖北省自然科学基金以及成都大学高等研究院等的大力支持。