研究人员彻底改变纳米传感器制造的新技术

发布：cyqdesign 2023-08-09 23:41 阅读：821

麦考瑞大学（Macquarie University）的工程师们开创了一种生产纳米传感器的新方法，这种方法大大降低了碳密集度，降低了成本，提高了效率和多功能性，大大改进了这一价值数万亿美元的全球行业的关键工艺。

研究小组找到了一种方法，只需一滴乙醇就能处理每个传感器，而不是将材料加热到高温的传统工艺。他们的研究成果最近发表在《先进功能材料》杂志上。

论文通讯作者、麦考瑞大学工程学院纳米技术实验室主任努申-纳西里（Noushin Nasiri）副教授说："纳米传感器通常由沉积在传感器小表面上的数十亿纳米粒子组成，但这些传感器在首次制造时大多不起作用。"

纳米粒子通过微弱的天然键组装成一个网络，纳米粒子之间的间隙过大，无法传输电信号，因此传感器无法工作。

纳西里副教授的团队是在改进紫外线传感器时发现这一发现的，紫外线传感器是"太阳观察"背后的关键技术，纳西里也因此入围了2023年尤里卡奖决赛。

纳米传感器由多层纳米颗粒组成，具有巨大的表面积比，因此对所要检测的物质高度敏感。但是，大多数纳米传感器都要经过耗时耗能的12小时加热过程，利用高温将纳米粒子层熔合，形成通道，让电子穿过各层，这样传感器才能有效工作。

"熔炉会破坏大多数基于聚合物的传感器，而含有微小电极的纳米传感器（如纳米电子设备中的电极）则会熔化。许多材料目前都不能用来制造传感器，因为它们不能耐热，"纳西里副教授说。

然而，麦考瑞团队发现的新技术绕过了这一热量密集型过程，使纳米传感器可以用更广泛的材料制成。纳西里副教授说："在传感层上添加一滴乙醇，而不将其放入烤箱，这将有助于纳米粒子表面的原子移动，纳米粒子之间的间隙也会随着粒子的相互结合而消失。我们的研究表明，乙醇大大提高了传感器的效率和响应速度，超过了加热 12 小时后的效果"。

这项研究的第一作者、研究生陈杰登（Xiaohu）在清洗坩埚时不小心将一些乙醇溅到了传感器上，而这种情况通常会破坏这些敏感设备，因此他发现了这种新方法。

陈说："我以为传感器被毁了，但后来发现，这个样品的性能超过了我们做过的其他所有样品。纳西里副教授说，这次事故可能给了他们灵感，但这种方法的有效性取决于确定所用乙醇的确切体积的艰苦工作。"

"当杰登发现这一结果时，我们又非常仔细地尝试了不同量的乙醇。他反复试验，以找到有效的方法，"她说。"3 微升太少了，没有任何效果；10 微升太多了，会把传感层抹掉；5 微升刚刚好！"

该团队的这一发现正在申请专利，有可能在纳米传感器领域引起巨大轰动。

纳西里副教授说："我们开发出了一种让纳米传感器发挥作用的配方，我们用紫外光传感器和检测二氧化碳、甲烷、氢气等的纳米传感器进行了测试，效果都是一样的。在正确测量一滴乙醇后，传感器在一分钟左右就被激活。这就把一个缓慢、高能耗的过程变成了效率高得多的过程。"

澳大利亚和国际上已有公司与纳西里副教授联系，希望与她合作将这项技术付诸实践。

关键词：纳米传感器传感器

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