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纳米级传感器为污染物识别提供清晰的光学指纹

发布时间:2021-06-04人气:
本文摘要:由超薄纳米材料做成的传感器通过获取明晰的光学指纹来检测污染物分子,以此提升环境遥感的精度。传统的传感器依赖微小的峰值位移和强度变化检测空气中的污染物分子,但该方法并不准确。通过转录传感器材料中的暗电子状态并产生新的可见峰以辨识污染物分子。 传感器材料光学指纹的转变证明了污染物分子的不存在。来自瑞典坎尔姆斯理工大学和德国柏林工业大学的一支研究团队研发了一种用于原子级厚度的过渡性族金属二硫化物(TMDs)的高效传感器。

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由超薄纳米材料做成的传感器通过获取明晰的光学指纹来检测污染物分子,以此提升环境遥感的精度。传统的传感器依赖微小的峰值位移和强度变化检测空气中的污染物分子,但该方法并不准确。通过转录传感器材料中的暗电子状态并产生新的可见峰以辨识污染物分子。

传感器材料光学指纹的转变证明了污染物分子的不存在。来自瑞典坎尔姆斯理工大学和德国柏林工业大学的一支研究团队研发了一种用于原子级厚度的过渡性族金属二硫化物(TMDs)的高效传感器。TMDs享有极好的表面积与体积比和极强的光与物质相互作用,使得该材料对周围环境的变化十分脆弱。

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TMDs除了能表明暗激子,也能表明角动量或质心动量不为零的各种亮激子。新型传感器通过转录纳米材料中的暗激子来辨识分子。纳米材料表面上的污染物分子与暗激子相互作用并使其可见(变暗),并转变光学指纹以表明污染物分子的不存在。

该团队证明,TMDs中的暗激子和亮激子具备高效的耦合,而具备强劲偶极矩的非共价相连分子有可能使亮激子闪烁,从而在光谱中产生额外的峰。“该方法有可能为环境气体的检测修筑出有新的可能性,”研究人员MajaFeierabend回应,“我们的方法比传统的传感器更为平稳,因为新的传感器依赖其光学特性的微小变化。”当光线太阳光在传感器上时,将不会表明材料的光学指纹。

“我们的方法在超薄、高速、高效、仪器的传感器研究领域有很大潜力。未来,利用该方法有期望生产出有用作环境研究的高灵敏度和低区分度的传感器。”研究人员ErminMalic说道。

该团队为其新型传感器递交了专利申请。接下来他们将与实验物理学家和化学家合作,为这一新型化学传感器展开原理证明。该研究已公开发表在《大自然通讯》(NatureCommunications)。


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