物理科技生物学-PHYICA

勇敢的贝蒂这种超薄传感器可以拯救你的肺部和气候

纳米技术 2021-10-13 23:58:50

作者特蕾莎·杜克,劳伦斯·伯克利国家实验室 左图:Re0双层和三层区域的原子分辨率电子显微镜图像

5Nb0

5S2显示其堆叠顺序

右图:真实空间电荷转移图,显示电荷从Re0转移

5Nb0

5S2到NO2分子

色键:Re以藏青色显示;紫色中的nb;s用黄色;绿色的n;灰色的h;蓝色的o;红色的C

学分:亚历克斯·泽特尔/伯克利实验室 二氧化氮是一种由化石燃料汽车和燃气炉灶排放的空气污染物,它不仅对气候有害,还对我们的健康有害

长期接触二氧化氮会导致心脏病、哮喘等呼吸系统疾病和感染增加

二氧化氮是无嗅且不可见的——所以你需要一种特殊的传感器,能够准确检测有毒气体的危险浓度

但是大多数目前可用的传感器是能量密集型的,因为它们通常必须在高温下工作以获得合适的性能

由伯克利实验室和加州大学伯克利分校的一组研究人员开发的超薄传感器可能是答案

在他们发表在《纳米快报》杂志上的论文中,研究小组报告了一种原子级薄的“2D”传感器,它在室温下工作,因此比传统传感器消耗的能量少

研究人员说,新的2D传感器——由一层二硫化铼铌合金构成——也具有优异的化学特异性和恢复时间

与其他由石墨烯等材料制成的2D器件不同,新的2D传感器对二氧化氮分子有选择性的电响应,对氨和甲醛等其他有毒气体的响应最小

此外,加州大学伯克利分校的博士后学者、目前这项研究的主要作者阿明·阿齐兹说,新的2D传感器能够检测出浓度至少为十亿分之五十的超低浓度二氧化氮

一旦基于二硫化钼或碳纳米管的传感器检测到二氧化氮,在室温下可能需要几个小时才能恢复到原始状态

“但是我们的传感器只需要几分钟,”阿齐兹说

这种新传感器不仅超薄,而且灵活透明,是可穿戴环境和健康监测传感器的绝佳选择

“如果当地环境中的二氧化氮水平超过十亿分之五十,这对患有哮喘的人来说是非常危险的,但是现在,个人二氧化氮气体传感器是不切实际的

”阿齐兹说

他补充说,如果将他们的传感器集成到智能手机或其他可穿戴电子设备中,就可以填补这一空白

伯克利实验室博士后研究员和合著者麦赫迈特·多安依靠国家能源研究科学计算中心的柯里超级计算机(伯克利实验室的超级计算用户设备)从理论上确定了潜在的传感机制

亚历克斯·泽特尔和马文·科恩是伯克利实验室材料科学部的科学家和加州大学伯克利分校的物理学教授,他们共同领导了这项研究

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