- 新型納米線傳感器是物聯網的下一步
- 來源：賽斯維傳感器網 發表于 2023/2/9
一種新的微型二氧化氮傳感器可以幫助保護環境免受導致肺部疾病和酸雨的車輛污染物的侵害。
來自澳大利亞研究委員會變革性元光學系統TMOS的研究人員開發了一種由納米線陣列制成的傳感器，每邊五分之一毫米，這意味著它可以很容易地集成到硅芯片中。
在新一期《先進材料》上發表的研究中，該機構澳大利亞國立大學團隊的博士學者和主要作者Shiyu Wei將傳感器描述為不需要電源，因為它依靠自己的太陽能發電機運行。
Wei說：“當我們把這樣的設備集成到物聯網技術的傳感器網絡中時，低功耗在系統尺寸和成本方面是一個巨大的優勢。該傳感器可以安裝在您的汽車中，如果檢測到廢氣排放的危險水平的二氧化氮，則會發出警報并發送到您的手機。
共同主要作者李喆博士說：“這個設備只是一個開始。它還可以用于檢測其他氣體，例如丙酮，丙酮可以用作酮癥（包括糖尿病酮癥）的非侵入性呼氣測試，這可以挽救無數生命。
現有的氣體檢測儀體積龐大且速度慢，需要訓練有素的操作員。相比之下，新設備可以快速輕松地測量不到十億分之一，TMOS原型使用USB接口連接到計算機。
二氧化氮是NOx類別的污染物之一。除了助長酸雨外，即使是小濃度的酸雨，它也對人類有害。它是汽車常見的污染物，也是由燃氣灶在室內產生的。
該裝置的關鍵是位于底座上的納米線形狀的PN結 - 太陽能電池的引擎 - 形狀為納米線（直徑約100納米，高度為3至4微米的小六角形柱子）。由數千個間隔約600納米的納米線太陽能電池組成的有序陣列形成了傳感器。
整個裝置由磷化銦制成，基部摻雜鋅以形成P部分，納米線頂部的N部分摻雜硅。每根納米線的中間部分（內稟部分，I）將P和N部分分開。
落在器件上的光會導致小電流在 N 和 P 部分之間流動。但是，如果PN結的固有中間部分被任何二氧化氮接觸，二氧化氮是一種吸收電子的強氧化劑，這將導致電流下降。
浸漬的大小可以計算空氣中二氧化氮的濃度。EME博士后李喆博士的數值建模表明，PN結的設計和制造對于放大化信號至關重要。
二氧化氮的特性——強吸附、強氧化——使磷化銦很容易與其他氣體區分開來。傳感器還可以通過功能化磷化銦納米線表面來優化以檢測其他氣體。
TMOS研究員，研究小組組長嵐傅教授說：“目標是在一個小芯片上感應多種氣體。除了環境污染物外，這些傳感器還可以用于醫療保健，例如，用于疾病生物標志物的呼氣測試。
“微型氣體傳感器易于集成和擴展。這與元光學相結合，有望實現具有高性能和多種功能的多路復用傳感器，這將使它們能夠適應智能傳感網絡。TMOS是一個由澳大利亞各地的研究小組組成的網絡，致力于推進這一領域。
“我們開發的技術將在未來幾年改變我們的生活和社會，大規模實施物聯網技術，在空氣污染監測、工業化學品危害檢測、智能城市和個人醫療保健等應用中實現實時數據收集和自主響應。
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