【光电动态】“电子鼻”：可同时精确检测多种气体

在此背景下，近日宾夕法尼亚州立大学的一个项目正在研发能够同时嗅出多种气体（可能指示疾病或污染）的环境传感器。新方法将激光书写（Laser Writing）技术和响应式传感器技术结合起来，制造了第一个高度可定制的微型气体传感设备。新设备的制造依赖于激光诱导热体素(LITV)工艺，该工艺在制造金属氧化物的同时能将其直接集成到传感器平台中。金属氧化物是一系列能够与各种化合物发生反应、触发传感机制的材料。借助于激光直写技术，研究人员将金属盐溶解在水中，然后将激光聚焦到溶液中。高温可以使溶液发生分解，留下可烧结在传感器平台上的金属氧化物纳米颗粒。这种方法可以促进材料直接从前体溶液中转化，并且可以使用LITV技术对各种材料进行图案化，其特征尺寸接近1微米。

该工艺简化了流程设计，不再需要规划好固定的预定义掩模。在以往的方法中，任何改变或调整都需要创造一个新的掩模版，既费时又费钱。根据Lauren Zarzar的说法，激光书写技术是“无掩模的”，且与热体素工艺相结合时能够对多种设计或材料进行快速迭代和测试，以找到最有效的组合。

宾夕法尼亚州立大学的Alexander Castonguay说：“精确的图案化也是制造‘电子鼻’或气体传感器阵列过程必不可少的部分，它们的作用就像鼻子一样，可以同时精确检测多种气体。这种精确的检测需要在最薄的尺度上对不同材料进行非常近距离的图案化。很少有图案化技术能够做到这一点，但本研究中详述的方法确实如此。我们计划使用论文中描述的技术和材料来开发电子鼻原型。”

研究人员测试了目前用于气体传感器的五种不同金属氧化物和金属氧化物组合。Castonguay表示，不同金属氧化物相接触的点（称为异质结）在两种材料的界面处形成一种特殊的环境，从而增强了气体传感器的响应。研究小组发现，氧化铜和氧化锌的异质结对测试气体（乙醇、丙酮、二氧化氮、氨和硫化氢）的响应能力比氧化铜高5到20倍。

 （天津津航技术物理研究所 秦茜蓉）

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