新型有毒气体传感器提高了检测限

(Nanowerk新闻）韩国标准科学研究所（KRISS）开发出世界上灵敏度最高的有毒气体传感器。该传感器可以精确监测二氧化氮（NO2），大气中的有毒气体，在室温下具有低功耗和超高灵敏度。它可应用于半导体制造过程中残留气体的检测、电解催化剂的研究等多种领域。研究结果发表于 小型结构 (“分级C-MoS2的MOCVD2 ppt 级 NO 纳米分支2 检测”). 创建 3D MoS 的潮汐过程2 纳米分支。 MoS2的结构转变2 可以在合成时间内观察到 3D 树枝形状。 （图片来源：韩国标准科学研究所）NO2由化石燃料高温燃烧产生，主要通过汽车尾气或工厂烟雾排放，导致空气污染造成的死亡率增加。在韩国，NO的年平均浓度2 总统令规定空气中的浓度不得超过 30 ppb（十亿分之一）或更低。因此，需要高灵敏度的传感器来准确检测极低浓度的气体。近年来，由于包括半导体制造在内的高科技产业的发展，对人类可能致命的有毒气体的使用不断增加。虽然一些实验室和工厂为了安全而采用了半导体型传感器，但挑战在于它们的响应灵敏度较低，使得它们无法检测甚至人鼻子可感知的有毒气体。为了提高灵敏度，它们最终会消耗大量能量，因为它们必须在高温下工作。新开发的传感器是基于先进材料的下一代半导体型有毒气体传感器，与传统传感器相比，性能和可用性显着提高。凭借对化学反应的出色敏感性，新型传感器可以检测 NO2 比之前报道的半导体型传感器灵敏得多，灵敏度高出 60 倍。此外，这种新型传感器在室温下运行时功耗极低，其最佳的半导体制造工艺能够在低温下进行大面积合成，从而降低制造成本。该技术的关键在于MoS2 KRISS 开发的纳米分支材料。与传统的MoS2二维平面结构不同2，这种材料被合成为类似树枝的3D结构，从而增强了灵敏度。除了具有大面积均匀材料合成的优势外，它还可以通过调整原材料中的碳比例来创建3D结构，而无需额外的工艺。 KRISS 半导体集成计量团队通过实验证明他们的气体传感器可以检测 NO2 大气中的浓度低至 5 ppb。经计算，该传感器的检测限为1.58 ppt（万亿分之一），标志着世界最高灵敏度水平。这一成果实现了 NO 的精确监测2 在低功耗的大气中。该传感器不仅节省时间和成本，而且提供出色的分辨率。预计通过检测NO的年平均浓度，为改善大气条件的研究做出贡献2 并监控实时变化。 KRISS开发的超灵敏气体传感器的性能评估结果。 (a)、(b)：NO的测定结果2 不同浓度的样品均表现出出色的测量分辨率。 (c)：测量NO时观察到一致的测量结果2 重复使用相同的浓度，表明具有较高的重现性和测量可靠性。 (d)：传感器表现出优异的选择性检测 NO 的能力2 几种干扰气体中。 （图片来源：韩国标准科学研究所）该技术的另一个特点是能够在材料合成阶段调整原材料中的碳含量，从而改变电化学性能。这可用于开发能够检测除 NO 之外的气体的传感器2，例如半导体制造过程中产生的残余气体。该材料优异的化学反应性还可用于增强电解制氢催化剂的性能。 KRISS半导体集成计量团队高级研究员Jihun Mun博士表示：“这项技术克服了传统气体传感器的局限性，不仅符合政府法规，而且有利于对国内大气状况的精确监测。我们将继续进行后续研究，使这项技术能够应用于各种有毒气体传感器和催化剂的开发，超越NO的监测2 在大气层中。”

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• Sumber: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64326.php