近日,美國佐治亞理工學院王中林課題組的楊青、劉瑩和李澤唐等科研人員成(chéng)功製備出(chū)一種微納複合材料高效微生物電池驅動高靈敏半導體納(nà)米線光探測器,並研製出一套自驅動高靈敏微納光傳感器係統。該微納光傳感器係統的應用將在(zài)降低能源(yuán)消(xiāo)耗、發展新型超靈敏傳感器網絡等方麵(miàn)發揮重(chóng)要作用,並將推動微納器件在機械、電學、光學、能源和生物等多(duō)個領域廣泛(fàn)應用(yòng)。相(xiàng)關成果發表於德國《應用化學》。
據了解,快速(sù)發展的物聯網(wǎng)技術需要海量且(qiě)低能耗的多種類型(xíng)傳感器,這些傳感(gǎn)器負責實時采集環境信息,不斷更新數(shù)據,通過互聯網(wǎng)實現對事物的智能處理(lǐ)和控製。
基於納米材料的光(guāng)傳感器由於具有(yǒu)靈敏度高、速度快和能(néng)耗低等優點,符合物聯網技(jì)術發展(zhǎn)的需求(qiú)。然(rán)而,到目前為止,高靈敏的納米材料光傳感(gǎn)器主要由(yóu)外(wài)電路驅動,這不僅顯著增加了微納器件的體積,而且(qiě)還(hái)嚴重限製了器件的使用靈活度。為此(cǐ),構(gòu)建(jiàn)具有傳感、控製、通信和反饋等多種(zhǒng)功能的微納係統是納米科技發展的主要目標之一。
在王中林的指導下,楊青、劉瑩和(hé)李(lǐ)澤唐等人成功利用微納(nà)複合(hé)材料研製出一種微型微生物電池驅(qū)動納(nà)米線光(guāng)探(tàn)測器(qì),進而製備(bèi)出一套自驅動高靈敏微納光傳感器係統。該係統μL尺寸的微生物電池的功率(lǜ)密度輸出達到30W/m2(相對於電極麵(miàn)積(jī)),達到目前國際已報道成果的最好(hǎo)水(shuǐ)平。同時,該係統的光(guāng)探測靈敏度高,可探測nW/cm2的光,響應度達到300A/W。此外,噪音分析顯示,該(gāi)器件噪音等效功率比國際上已有報道低2~3個數量級。
業內專家表示,該研究的應用範圍涵蓋環境、健(jiàn)康、能源和通信多個領域,例如(rú)在環境領域的(de)汙水和氣體汙染物(wù)監測(cè)等方麵可獲得廣泛的(de)應用。
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