大多數(shù)二氧化氮（NO2）檢測(cè)裝置都是僅適用于實(shí)驗(yàn)室

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，來自沙特阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學(xué)（King Abdullah University of Science and Technology， KAUST）的研究人員開發(fā)了一款電子傳感器，當(dāng)有毒的工業(yè)和汽車廢氣超出安全水平時(shí)就會(huì)發(fā)出警報(bào)。

現(xiàn)有的大多數(shù)二氧化氮（NO2）檢測(cè)裝置都是僅適用于實(shí)驗(yàn)室的機(jī)器，體積龐大，操作復(fù)雜，這款緊湊的新型裝置旨在構(gòu)成空氣質(zhì)量傳感器分布網(wǎng)絡(luò)的一部分，用來檢測(cè)與空氣污染相關(guān)的危害氣體。在Khaled Salama實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)導(dǎo)該項(xiàng)研究的博士生Mani Vijjapu指出，“我們的傳感器對(duì)二氧化氮表現(xiàn)出很高的靈敏度和選擇性，它可以在室溫下工作且功耗非常低?！?/p>

與此前的設(shè)計(jì)相比，該裝置的最大優(yōu)勢(shì)在于氣體檢測(cè)器將所有必要的傳感和信號(hào)處理組件集成在全集成的簡單系統(tǒng)中。Vijjapu表示，盡管它很簡單，但是裝置的輸出信號(hào)會(huì)隨著二氧化氮濃度的變化而變化。

緊湊型KAUST傳感器的核心元件是一個(gè)二氧化氮傳感薄膜晶體管。氧化銦鎵鋅（indium gallium zinc oxide， IGZO）薄膜既可以作為器件的電子組件，也可以作為二氧化氮檢測(cè)層。

二氧化氮傳感薄膜晶體管的制備

二氧化氮分子被位于晶體管表面的電子所吸引。因此，隨著附著在氧化銦鎵鋅膜上的二氧化氮分子數(shù)量的增加，更多的電子從薄膜表面消失，從而轉(zhuǎn)換電流輸出并觸發(fā)二氧化氮檢測(cè)警報(bào)。

收到通知后，氧化銦鎵鋅層隨后被來自集成藍(lán)色發(fā)光二極管（light emitting diode， LED）的光恢復(fù)，該發(fā)光二極管在氧化銦鎵鋅層薄膜上產(chǎn)生帶負(fù)電的電子和帶正電荷的空穴，以中和吸收的二氧化氮，從而將其從薄膜表面釋放出來并重置傳感器。

空氣中的二氧化氮分子（紅色和藍(lán)色球體）被傳感器表面的電子（黑色球體）所吸引，觸發(fā)檢測(cè)事件（左圖）。光使傳感器恢復(fù)（右圖），并產(chǎn)生帶電粒子以中和、釋放被吸附的二氧化氮。

測(cè)試裝置示意圖

KAUST的研究團(tuán)隊(duì)?wèi)汛еㄟ^在整個(gè)大都市地區(qū)部署這種緊湊型傳感器進(jìn)而改善空氣質(zhì)量的希望，他們打算將研究轉(zhuǎn)化為原型。該項(xiàng)研究成果的詳細(xì)報(bào)道見于《ACS Sensors》雜志。
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