科研学术

　　近日，电子科技大学基础与前沿研究院/电子科技大学（深圳）高等研究院邓旭教授、四川大学郭俊凌教授、华中科技大学同济医学院李岩教授合作提出了一种低机械能输入驱动的便携式水消毒系统，能够在1分钟内灭活99.9999%的霍乱弧菌，并对细菌、真菌、寄生虫和病毒均表现出广谱消毒能力。该系统通过氨基修饰的二氧化硅纳米颗粒负载金纳米颗粒，捕获水合电子并在电介质表面形成局部微区电场，从而显著提升活性氧的生成效率与消毒速率。相关论文以“Hand-powered interfacial electric-field-enhanced water disinfection system”为题，发表在Nature Nanotechnology上。

　　基础与前沿研究院博士后陈之迪为论文第一作者，基础与前沿研究院为论文第一单位。该研究在材料表征方面得到电子科技大学分析测试中心的大力支持。

　　该系统在实验测试中表现出优异的消毒效果。在涡旋混合条件下，经SiO₂@NFₐ处理的样品仅需1分钟即可实现对大肠杆菌的完全杀灭，其消毒速率相较于未经修饰的SiO₂材料提升了超过6375倍。该体系在高温条件下依然保持高活性，如在50℃并辅以机械振动时，可在15秒内完成对细菌数量6个数量级的削减。此外，系统对包括霍乱弧菌在内的16种典型病原体均展现出快速杀菌能力，尤其对霍乱弧菌可在1分钟内达到99.9999%的灭活水平。扫描及透射电子显微镜图像进一步证实，经该系统处理后的各类微生物（细菌、真菌、病毒及寄生虫）均出现细胞膜破损及内部结构瓦解等严重损伤。除高效灭菌外，该系统还具备自分离功能。借助疏水界面设计，消毒结束后的颗粒材料能在静置1分钟内快速从水体中析出，无需借助过滤或离心等辅助操作，显著增强了其在实际应用中的便捷性。基因表达分析结果表明，该系统主要通过破坏细菌细胞膜完整性并干扰氨基酸代谢途径，从而导致微生物死亡。

　　这一基于界面电场增强型手动驱动水消毒技术，通过有效捕获水合电子并构建局部纳米级强电场，实现了广谱、迅速且可自分离的微生物灭活，兼具高效杀菌与操作便捷的特点。该成果有望为缺电地区和灾害应急情境提供可行的饮用水安全解决方案，助力推进全球水与卫生相关可持续发展目标的实现。

　　论文链接：https://www.nature.com/articles/s41565-025-02033-9

 　　邓旭，电子科技大学基础与前沿研究院教授，博导，国家杰青，德国马普学会国际伙伴小组组长，材料表面科学中心负责人。2013年获得德国马普高分子研究所博士学位，2014-2015年美国加州大学伯克利分校/美国劳伦斯伯克利国家实验室博士后研究员，英国皇家化学会会士(FRSC)。主要从事材料表面科学、表面物理化学等相关研究。研究成果以第一作者或通讯作者在Nature, Science, Nature Materials, Nature Nanotechnology, National Science Review, Physical Review Letter，Advanced Material, Angewandte Chemie等杂志发表文章100余篇。研究工作被引用13500余次。获得中国、欧洲和美国授权发明专利35项。获得中国十大科技新锐人物，中国化学会菁青化学新锐奖，四川省青年科技奖，中国胶体与界面化学优秀青年学者奖，四川省自然科学一等奖，德国洪堡贝塞尔研究奖。担任National Science Review化学学科编委。