據(jù)麥姆斯咨詢報道，韓國一支聯(lián)合研究小組成功驗證了一種高選擇性氣敏材料的反應(yīng)機理，并開發(fā)了世界上第一個能夠同時進行光學(xué)和電性測量的多響應(yīng)、高選擇性氣體傳感器。該聯(lián)合研究小組由韓國材料科學(xué)研究所（KIMS）能源和電子材料系的Jin Woo Choi博士、韓國科學(xué)技術(shù)信息研究所（KISTI）的Han Seul Kim博士和釜山國立大學(xué)的Hyung Woo Lee教授領(lǐng)導(dǎo)。
現(xiàn)有半導(dǎo)體氣敏材料基于氣體分子吸附在傳感層表面導(dǎo)致的電阻變化，從而實現(xiàn)氣體檢測。因此，這些材料未得到充分利用，因為無論氣體類型如何，隨著電阻變化氣體選擇性降低，并且在大多數(shù)情況下，電性變化是唯一檢測指標(biāo)。為此，韓國聯(lián)合研究小組開發(fā)了一種新材料，其晶體結(jié)構(gòu)在暴露于特定氣體時會發(fā)生變化，并基于此材料開發(fā)了一種同時改變顏色和電阻的高選擇性氣體傳感器。
水分子改變晶體結(jié)構(gòu)
研究小組合成了一種無毒的銅基環(huán)保金屬鹵化物薄膜材料Cs3Cu2I5。他們通過超級計算機模擬，證實了這種材料能夠可逆地變化，并證明水分子是晶體變化的有效刺激物。該團隊根據(jù)這一理論制造了一種傳感器，并成功驗證它能夠檢測水分子。通過同時利用電學(xué)性質(zhì)和顏色變化，該傳感器成功區(qū)分了不同極性的各種醇。
該研究所提出的氣體傳感器工作機理
2021年，全球氣體傳感器市場規(guī)模約為10億美元，預(yù)計每年增長7.5%。半導(dǎo)體氣體傳感器技術(shù)可以實現(xiàn)微型化和大批量生產(chǎn)，適用于各種輕量化產(chǎn)品，例如移動電話、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)等各個領(lǐng)域。這項研究成果首次利用可變晶體結(jié)構(gòu)材料，提出新的傳感器概念和示范案例，具有重要的研究價值。
KIMS高級研究員Jin Woo Choi博士和KISTI高級研究員Han Seul Kim博士表示：“這項研究為半導(dǎo)體傳感器和新材料的開發(fā)指明了新方向。由于其響應(yīng)特性，新的傳感材料有望應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、醫(yī)療和移動等廣泛行業(yè)。”
這項研究成果已發(fā)表于Advanced FuncTIonal Materials期刊。
目前，該研究團隊正致力于通過結(jié)合光電響應(yīng)來盡可能提高選擇性，并合成新的晶體材料以對更多氣體進行響應(yīng)。
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