近期，蘭州大學的科研團隊在電化學領域取得了突破性進展，他們成功研發出一種以氧化鉬為核心電極材料的創新型電容式離子二極管（CAPode），這一成果為電子技術與生物系統之間的無縫對接開辟了新的路徑。
二極管片
隨著腦機接口技術的蓬勃發展，盡管我們距離實現人腦與計算機間自由、高效的雙向通信越來越近，但二者間信號傳導介質的根本差異——人腦依賴離子信號，而計算機則依賴電子信號——始終是橫亙在前的技術障礙。離子電子耦合器件的提出，如同一座橋梁，試圖連接起這兩個截然不同的世界，讓信息的自由流通成為可能。
然而，構建這一橋梁的關鍵在于開發出能夠執行復雜邏輯運算、同時兼容離子與電子傳輸的器件。電容式離子二極管，作為這一領域的新興之星，其潛力雖大，卻受限于現有電極材料及電解液的局限性，如整流效率低、電容值不足、穩定性差、生物適應性弱以及高昂的制造成本，這些都嚴重阻礙了其實用化進程。
高純三氧化鉬圖片
蘭州大學的科學家另辟蹊徑，巧妙利用氧化鉬的獨特性質，設計出了新一代電容式離子二極管。氧化鉬那緊密堆疊的二維層狀晶體結構，加之其層間帶負電的離子通道，如同精密的篩網，對電解液中的陰陽離子實施了尺寸與電荷的雙重篩選，實現了前所未有的離子管理效率，從而賦予了該二極管高達136的整流比，遠超當前同類技術的水平。
不僅如此，通過巧妙結合插層贗電容儲能機制與精心調配的電解液體系，氧化鉬電極還展現出了驚人的448F/g比電容值，以及令人印象深刻的20萬次循環穩定性，這些指標均標志著其電化學性能的顯著提升。
尤為值得一提的是，氧化鉬及其復合材料展出的卓越生物相容性，為這一創新技術在腦機接口領域的廣泛應用奠定了堅實的基礎。未來的腦機接口系統，或許將借助這種高性能的電容式離子二極管，在“與門”和“或門”等邏輯運算中展現出前所未有的高效與穩定，開啟人機交互的新紀元。
該研究成果以“A Biocompatible Supercapacitor Diode with Enhanced Rectification Capability towards Ion/Electron Coupling Logic Operations”為題發表在國際頂級期刊《Advanced Materials》上。
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