近日，物理与光电工程学院微流控技术和传感器研究团队在微流控芯片研究方面取得重要突破，研究成果《基于侧向多孔硅的电动分子阀》（A lateral porous silicon electrokinetic molecular valve）发表在传感器领域顶刊《传感器与执行器B：化学》（Sensors and Actuators B: Chemical），贺迎宁副教授为第一作者兼通讯作者，法国国家科研中心（CNRS）研究员蒂埃里·雷克列（Thierry Leichlé）深度参与合作，并共同担任通讯作者，我校为第一完成单位。
随着精准医学和智慧健康的迅速发展，生物传感技术在疾病早筛、个人健康监测、食品安全控制以及环境质量评估等方面发挥着越来越重要的作用，其应用价值和社会影响力正持续提升。基于离子浓差极化（Ion Concentration Polarization）的电动力学方法可以实现生物标志物的高效富集，从而显著降低生物传感器的检测极限（Limit of Detection）。
该研究通过微加工技术制备了多孔硅膜并整体集成于硅基微流控芯片中，平均孔径为25纳米。实验发现多孔硅膜在生理溶液中表现出约48%的相对离子选择性，性能与Nafion相当。该芯片可在4.2伏的低电压下实现超过120倍的浓缩倍数，而其他工作报道的电压需要50-100伏。低电压操作得益于该电动分子阀的特殊结构设计，有效地强化了唐南排斥效应（Donnan Exclusion）。这使得电动分子阀有望集成于微全分析系统和便携式生物传感器中，展现出广阔的应用前景。
为揭示电动分子阀的工作机制，研究团队开发了多物理场耦合的数值模拟。结果表明，该电动富集机制是电泳力、压力流、电渗流与唐南排斥效应等多种因素共同决定的。电动分子阀不仅实现了高离子选择性与低电压操作，还有效避免了过往结构中的电涡流、漂移或失稳等问题。
该研究得到了湖南省“百人计划”、湖南省教育厅重点项目、复旦大学聚合物分子工程全国重点实验室项目、物理与光电工程学院面上培育项目等经费支持，彰显了团队在微纳流控与电动力学领域的创新能力和国际影响力。
我校微流控技术和传感器研究团队实力雄厚，贺迎宁入选湖南省“百人计划”青年项目和我校“韶峰学者”学术骨干。团队现有科研人员14人，专注于微流控技术和传感器研究，形成了良好的科研氛围和强大的科研合力。
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.snb.2025.139084
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