高靈敏微納光傳感器系統(tǒng)問世
近日,美國佐治亞理工學院王中林課題組的楊青、劉瑩和李澤唐等科研人員成功制備出一種微納復合材料高效微生物電池驅(qū)動高靈敏半導體納米線光探測器,并研制出一套自驅(qū)動高靈敏微納光傳感器系統(tǒng)。該微納光傳感器系統(tǒng)的應用將在降低能源消耗、發(fā)展新型超靈敏傳感器網(wǎng)絡等方面發(fā)揮重要作用,并將推動微納器件在機械、電學、光學、能源和生物等多個領域廣泛應用。相關成果發(fā)表于德國《應用化學》。
據(jù)了解,快速發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)技術需要海量且低能耗的多種類型傳感器,這些傳感器負責實時采集環(huán)境信息,不斷更新數(shù)據(jù),通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)對事物的智能處理和控制。 基于納米材料的光傳感器由于具有靈敏度高、速度快和能耗低等優(yōu)點,符合物聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展的需求。然而,到目前為止,高靈敏的納米材料光傳感器主要由外電路驅(qū)動,這不僅顯著增加了微納器件的體積,而且還嚴重限制了器件的使用靈活度。為此,構(gòu)建具有傳感、控制、通信和反饋等多種功能的微納系統(tǒng)是納米科技發(fā)展的主要目標之一。 在王中林的指導下,楊青、劉瑩和李澤唐等人成功利用微納復合材料研制出一種微型微生物電池驅(qū)動納米線光探測器,進而制備出一套自驅(qū)動高靈敏微納光傳感器系統(tǒng)。該系統(tǒng)μL尺寸的微生物電池的功率密度輸出達到30W/m2(相對于電極面積),達到目前國際已報道成果的最好水平。同時,該系統(tǒng)的光探測靈敏度高,可探測nW/cm2的光,響應度達到300A/W。此外,噪音分析顯示,該器件噪音等效功率比國際上已有報道低2~3個數(shù)量級。 業(yè)內(nèi)專家表示,該研究的應用范圍涵蓋環(huán)境、健康、能源和通信多個領域,例如在環(huán)境領域的污水和氣體污染物監(jiān)測等方面可獲得廣泛的應用。 |