過去幾個(gè)世紀(jì)以來，全球工業(yè)化持續(xù)加速，為大眾帶來了各種先進(jìn)技術(shù)和便利生活。但是，工業(yè)環(huán)境中的工作人員至今仍需要經(jīng)常面對(duì)二氧化氮（NO2）等危險(xiǎn)氣體暴露的風(fēng)險(xiǎn)。吸入這類危險(xiǎn)氣體會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的呼吸道疾病，例如哮喘和支氣管炎等，嚴(yán)重?fù)p害工作人員的健康。因此，有必要持續(xù)監(jiān)測(cè)NO2水平，以確保工作場(chǎng)所的人員安全。

為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，業(yè)界已經(jīng)利用各種有機(jī)或無機(jī)材料開發(fā)了許多類型的選擇性氣體傳感器。其中一些傳感器，例如氣相色譜傳感器或電化學(xué)氣體傳感器，它們非常復(fù)雜，并且價(jià)格昂貴、體積龐大。另一方面，基于半導(dǎo)體的電阻和電容傳感器似乎是一種很有前途的替代方案，有機(jī)半導(dǎo)體（OSC）氣體傳感器代表了一種低成本且靈活的新選擇。

盡管如此，這類氣體傳感器仍然面臨一些性能問題，包括傳感器靈敏度低以及穩(wěn)定性差等。

據(jù)麥姆斯咨詢介紹，為此，仁川國立大學(xué)（Incheon National University）能源與化學(xué)工程系Yeong Don Park教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組探索了一種創(chuàng)新策略，將有機(jī)半導(dǎo)體NO2傳感器技術(shù)提升到了一個(gè)全新的水平。

該研究成果已經(jīng)以“Polymeric interfacial engineering approach to perovskite-functionalized organic transistor-type gas sensors”為題發(fā)表于Chemical Engineering Journal期刊。

該團(tuán)隊(duì)提出了一種基于導(dǎo)電有機(jī)聚合物和鈣鈦礦納米晶體（Perovskite NC）組合的混合有機(jī)-無機(jī)氣體傳感器設(shè)計(jì)。他們將CsPbBr3鈣鈦礦摻入導(dǎo)電聚合物基體，在確保傳感速度的同時(shí)增強(qiáng)氣體傳感性能。

然后，他們用兩性離子聚合物配體修飾了鈣鈦礦納米晶體的表面。一旦水合，這些配體大大提高了傳感器對(duì)NO2氣體分子的親和力，從而提高了吸收能力。

進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)表明，所提出的設(shè)計(jì)對(duì)NO2的化學(xué)敏感性優(yōu)于傳統(tǒng)的傳感器。此外，由于鈣鈦礦納米晶體的保護(hù)作用，其系統(tǒng)具有高抗氧化能力。因此，它可以在實(shí)際環(huán)境條件下儲(chǔ)存數(shù)周，展示了令人印象深刻的耐用性和長期安裝潛力。

Park教授在討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)強(qiáng)調(diào)：“我們的研究成果為開發(fā)和設(shè)計(jì)基于各種材料復(fù)合的氣體傳感器提供了一種新方法，以實(shí)現(xiàn)傳感器卓越的靈敏度和選擇性?！?/p>

鑒于有機(jī)半導(dǎo)體可以設(shè)計(jì)得靈活、輕便，且在大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)相對(duì)更經(jīng)濟(jì)，它們有望為各種環(huán)境中氣體傳感器的廣泛應(yīng)用鋪平道路。

Park教授進(jìn)一步解釋稱：“除了工業(yè)場(chǎng)地等特定環(huán)境外，有機(jī)半導(dǎo)體氣體傳感器還可以讓個(gè)人通過智能手表等常見設(shè)備輕松獲取空氣污染信息。此外，這些傳感器有潛力通過對(duì)醫(yī)療狀況的早期檢測(cè)來推進(jìn)診斷技術(shù)。因此，該技術(shù)不僅在工業(yè)安全方面有潛力，而且在食品安全、化學(xué)物質(zhì)監(jiān)測(cè)和醫(yī)療診斷領(lǐng)域也有很大潛力?！?/p>

審核編輯：彭菁