合肥研究院在納米傳感器研究中取得進展

　　近期，中國科學院合肥物質科學研究院合肥智能機械研究所納米材料與環(huán)境檢測研究室副研究員郭正以多孔單晶納米帶和三維分級納米結構為敏感材料，成功地構建了高靈敏和高穩(wěn)定性納米氣敏傳感器。相關研究成果分別被《納米技術》（Nanotechnology，2016, 27, 355702）和ACS Sensors（DOI: 10.1021/acssensors.6b00597）接收發(fā)表。

　　近年來，納米科技的興起為傳感器的發(fā)展帶來了新的機遇，尤其是納米結構材料，其具有大的活性比表面積，可有效改善傳感器的敏感性能。然而，如何構建易于氣體擴散的納米敏感界面，發(fā)展高靈敏和高穩(wěn)定性的納米氣敏傳感器件，仍然是當前傳感器研究面臨的難點。

　　針對上述問題，研究人員首先以敏感材料氧化鋅為研究對象，設計合成了其多孔單晶納米帶。利用煅燒前驅體的方法并結合L-B膜自組裝技術，成功地構筑了均一的薄層多孔單晶氧化鋅納米帶敏感膜。氣敏性能研究表明：基于薄層、多孔及單晶納米結構的協(xié)同效應，成功地實現了對揮發(fā)性有機污染物的高靈敏和高穩(wěn)定性敏感響應。該研究工作發(fā)表后，Nanotechweb.org官網中Labtalk News還以Porous and single crystalline nanobelts prove promising sensing nanomaterials為標題予以報道。

　　此外，研究人員還設計合成了三維氧化錫納米分級結構，并通過調控分級納米結構的形貌實現其氣敏性能的優(yōu)化?；谖⒂^結構表征分析，發(fā)現具有大量表面缺陷和位錯的納米分級結構表現出最佳的敏感性能，揭示了納米分級結構形貌演化與其敏感性能的內在關聯(lián)性。構筑的納米氣敏傳感器對典型的揮發(fā)性有機化合物（VOCs）表現出較高的敏感響應(對丙酮的檢測限低至ppb級)，以及良好的穩(wěn)定性和重復性(4個月后，檢測靈敏度最大下降僅為15%)。

　　上述研究進展對設計和發(fā)展高性能的納米氣敏傳感器具有重要的指導意義。該研究工作得到了國家重大科學研究計劃納米專項、國家自然科學基金等項目的支持。

　　多孔單晶氧化鋅納米帶氣敏傳感器件構筑示意圖及結構表征(左上)，Labtalk News報道(右)，三維氧化錫納米分級結構形貌演化及其敏感性能(左下)