據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，澳大利亞國(guó)立大學(xué)（Australian NaTIonal University）的研究人員開(kāi)發(fā)出了一種由納米線陣列制成的氣體傳感器，憑借小尺寸很容易集成到硅芯片中。并且，據(jù)論文主要作者Shiyu Wei介紹，這款傳感器不需要電源，能夠通過(guò)太陽(yáng)能為自己供電。

　　Wei補(bǔ)充稱：“將這樣的器件集成到物聯(lián)網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò)中，其低功耗在系統(tǒng)規(guī)模和成本方面提供了巨大的優(yōu)勢(shì)。這種傳感器還可以安裝在汽車(chē)?yán)?，如果檢測(cè)到尾氣中排放的二氧化氮（NO2）超標(biāo)，能夠發(fā)出警報(bào)并將信息發(fā)送至手機(jī)。”

　　該論文共同主要作者Zhe Li博士說(shuō)：“這款傳感器還只是一個(gè)開(kāi)始。該技術(shù)還可以檢測(cè)其他氣體，如丙酮。丙酮可以作為酮癥（包括糖尿病酮癥）的非侵入性呼吸測(cè)試，這可以挽救無(wú)數(shù)人的生命?！?/p>

　　現(xiàn)有的氣體探測(cè)器通常體積大、速度慢，并且需要訓(xùn)練有素的操作人員。相比之下，研究人員開(kāi)發(fā)的這種自供電氣體傳感器可以在沒(méi)有電源的情況下，實(shí)現(xiàn)對(duì)1 ppm NO2的84%感測(cè)響應(yīng)，并記錄了低至亞ppb濃度水平的檢測(cè)極限。并且，該傳感器對(duì)入射光強(qiáng)度的依賴較小，即使在小于5%的太陽(yáng)光照下也可以運(yùn)行。

　　NO2是氮氧化物類(lèi)污染物之一。它不僅會(huì)導(dǎo)致酸雨，而且即使在濃度很小的情況下，也會(huì)對(duì)人體造成危害。NO2是常見(jiàn)的汽車(chē)排放污染物，室內(nèi)煤氣灶也會(huì)產(chǎn)生NO2。

　　該器件的關(guān)鍵是一個(gè)PN結(jié)——太陽(yáng)能電池引擎——位于基底上的納米線（直徑約100納米、高3~4微米的微型六邊形柱）。該傳感器包含了由數(shù)千個(gè)間隔約600納米的納米線太陽(yáng)能電池組成的有序陣列。

　　整個(gè)器件由磷化銦（InP）制成，基底摻雜鋅以形成P型區(qū)，納米線尖端的N型區(qū)摻雜硅。每個(gè)納米線的中間部分是未摻雜的（本征部分，I），將P和N型區(qū)分開(kāi)。

　　照射在器件上的光會(huì)導(dǎo)致微電流在P和N型區(qū)之間流動(dòng)。當(dāng)PN結(jié)的本征中間部分接觸到NO2（一種會(huì)吸走電子的強(qiáng)氧化劑），會(huì)導(dǎo)致電流下降。

　　利用這種電流變化，可以實(shí)現(xiàn)空氣中NO2濃度的檢測(cè)。澳大利亞國(guó)立大學(xué)電子材料工程系博士后Zhe Li經(jīng)過(guò)數(shù)值模擬表明，PN結(jié)的設(shè)計(jì)和制造對(duì)于信號(hào)最大化至關(guān)重要。

　　NO2的特性——強(qiáng)吸附、強(qiáng)氧化——使磷化銦很容易將其與其他氣體區(qū)分開(kāi)來(lái)。該傳感器還可以進(jìn)一步優(yōu)化，通過(guò)使磷化銦納米線表面功能化以檢測(cè)其他氣體。

　　研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人Lan Fu教授表示：“最終目標(biāo)是在一顆微芯片上感測(cè)多種氣體。除了環(huán)境污染物，這些傳感器還可以用于醫(yī)療保健，例如疾病生物標(biāo)志物的呼吸測(cè)試等。這種微型氣體傳感器易于集成和擴(kuò)展。與超構(gòu)光學(xué)元件相結(jié)合，有望實(shí)現(xiàn)具有高性能和多功能的多路復(fù)用傳感器，適用于智能傳感網(wǎng)絡(luò)?！?/p>

　　Lan Fu教授補(bǔ)充說(shuō)：“我們開(kāi)發(fā)的技術(shù)有望在未來(lái)幾年改變我們的社會(huì)和生活，大規(guī)模部署這種智能物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和自動(dòng)響應(yīng)，可用于空氣污染監(jiān)測(cè)、工業(yè)化學(xué)品危害檢測(cè)、智慧城市以及個(gè)人醫(yī)療保健等領(lǐng)域?！?/p>

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