近日，本组在自驱动气体传感领域取得突破，成功开发出一种基于原子级界面工程设计的新型氨气传感器。该成果发表于《Advanced Functional Materials》（https://doi.org/10.1002/adfm.202530879），其核心在于通过对材料异质界面进行原子尺度的精准调控，实现了在室温环境下对痕量氨气（检测限低至5.17 ppb）的超高灵敏、高选择性检测，为新一代绿色航运安全监测提供了革命性的解决方案。

氨气作为一种极具潜力的零碳燃料，其储存与使用的安全性至关重要，但传统传感器难以兼顾高灵敏度、低功耗和长期稳定运行。面对这一挑战，本团队将目光投向了材料科学的“原子世界”。团队创新性构建了MXene与SnO₂的异质结构，并在此界面成功引入了原子级别的“桥梁”——Ti-O-Sn键。

这种原子尺度的“搭桥”工程，是性能飞跃的关键。首先，原子级Ti-O-Sn桥在MXene与SnO₂之间形成了坚固的共价连接，这不仅是电子传输的“高速公路”，更因其两侧金属元素（Ti和Sn）的电负性差异，诱生了一个强大的内建电场（团队前期工作报道Adv. Funct. Mater., 2025, e20096；Natl. Sci. Rev., 2025, 12, nwaf031)。该电场能像“无形之手”一样，定向驱动电荷分离与转移，极大加速了传感过程中的界面反应动力学。

其次，研究团队通过精细调控，在材料中引入了丰富的氧空位。这些原子尺度的缺陷与Ti-O-Sn桥协同作用，共同优化了界面电子结构，显著降低了氧气分子在材料表面活化的能垒，使其在室温下就能高效转化为具有高反应活性的氧物种，从而为氨气分子的催化氧化反应创造了条件。

正是原子级桥接、内建电场与氧空位三者的协同效应，使得该传感器无需外部加热即可工作，突破了传统金属氧化物传感器必须高温驱动的瓶颈，在灵敏度、选择性和响应速度方面均表现卓越。在实际验证中，该传感器与摩擦发电能量采集器集成，构成了完整的自驱动系统，成功在氨燃料试验船的机舱内实现了无需电池的实时、无线氨气分布监测。

这项研究不仅为氨气泄漏监测提供了全新的技术路径，其“原子界面工程结合能量采集”的范式，也为未来分布式、智能化的环境安全监测网络开辟了广阔前景。（文/图 史御书）