【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】由超薄納米材料制成的傳感器通過(guò)提供清晰的光學(xué)指紋來(lái)檢測(cè)污染物分子，以此提高環(huán)境遙感的精度。傳統(tǒng)的傳感器依賴于微小的峰值偏移和強(qiáng)度變化檢測(cè)空氣中的污染物分子，但該方法并不。
通過(guò)激活傳感器材料中的暗電子狀態(tài)并產(chǎn)生新的可見(jiàn)峰以識(shí)別污染物分子。傳感器材料光學(xué)指紋的改變證明了污染物分子的存在。
來(lái)自瑞典查爾姆斯理工大學(xué)和德國(guó)柏林工業(yè)大學(xué)的一支研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種使用原子級(jí)厚度的過(guò)渡族金屬二硫化物(TMDs)的傳感器。TMDs擁有的表面積與體積比和極強(qiáng)的光與物質(zhì)相互作用，使得該材料對(duì)周圍環(huán)境的變化非常敏感。
TMDs除了能顯示亮激子，也能顯示角動(dòng)量或質(zhì)心動(dòng)量不為零的各種暗激子。新型傳感器通過(guò)激活納米材料中的暗激子來(lái)識(shí)別分子。納米材料表面上的污染物分子與暗激子相互作用并使其可見(jiàn)(變亮)，并改變光學(xué)指紋以顯示污染物分子的存在。
該團(tuán)隊(duì)證明，TMDs中的暗激子和亮激子具有的耦合，而具有強(qiáng)偶極矩的非共價(jià)連接分子可能使暗激子發(fā)光，從而在光譜中產(chǎn)生額外的峰。
“該方法可能為環(huán)境氣體的檢測(cè)開(kāi)辟出新的可能性，”研究人員Maja Feierabend表示，“我們的方法比傳統(tǒng)的傳感器更加穩(wěn)定，因?yàn)樾碌膫鞲衅饕蕾囉谄涔鈱W(xué)特性的微小變化。”當(dāng)光線照射在傳感器上時(shí)，將會(huì)顯示材料的光學(xué)指紋。
“我們的方法在超薄、高速、、精密的傳感器研究領(lǐng)域有極大潛力。未來(lái)，利用該方法有希望制造出用于環(huán)境研究的高靈敏度和高區(qū)分度的傳感器。”研究人員Ermin Malic說(shuō)。
該團(tuán)隊(duì)為其新型傳感器提交了申請(qǐng)。接下來(lái)他們將與實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家和化學(xué)家合作，為這一新型化學(xué)傳感器進(jìn)行原理證明。
該研究已發(fā)表在《自然通訊》(Nature Communications)。
(原文標(biāo)題：納米級(jí)傳感器為污染物識(shí)別提供清晰的光學(xué)指紋)
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