據麥姆斯咨詢報道，澳大利亞國立大學（Australian National University）的研究人員開發出了一種由納米線陣列制成的氣體傳感器，憑借小尺寸很容易集成到硅芯片中。并且，據論文主要作者Shiyu Wei介紹，這款傳感器不需要電源，能夠通過太陽能為自己供電。

Wei補充稱：“將這樣的器件集成到物聯網傳感器網絡中，其低功耗在系統規模和成本方面提供了巨大的優勢。這種傳感器還可以安裝在汽車里，如果檢測到尾氣中排放的二氧化氮（NO2）超標，能夠發出警報并將信息發送至手機。”

該論文共同主要作者Zhe Li博士說：“這款傳感器還只是一個開始。該技術還可以檢測其他氣體，如丙酮。丙酮可以作為酮癥（包括糖尿病酮癥）的非侵入性呼吸測試，這可以挽救無數人的生命。”

現有的氣體探測器通常體積大、速度慢，并且需要訓練有素的操作人員。相比之下，研究人員開發的這種自供電氣體傳感器可以在沒有電源的情況下，實現對1 ppm NO2的84%感測響應，并記錄了低至亞ppb濃度水平的檢測極限。并且，該傳感器對入射光強度的依賴較小，即使在小于5%的太陽光照下也可以運行。

NO2是氮氧化物類污染物之一。它不僅會導致酸雨，而且即使在濃度很小的情況下，也會對人體造成危害。NO2是常見的汽車排放污染物，室內煤氣灶也會產生NO2。

該器件的關鍵是一個PN結——太陽能電池引擎——位于基底上的納米線（直徑約100納米、高3~4微米的微型六邊形柱）。該傳感器包含了由數千個間隔約600納米的納米線太陽能電池組成的有序陣列。

整個器件由磷化銦（InP）制成，基底摻雜鋅以形成P型區，納米線尖端的N型區摻雜硅。每個納米線的中間部分是未摻雜的（本征部分，I），將P和N型區分開。

照射在器件上的光會導致微電流在P和N型區之間流動。當PN結的本征中間部分接觸到NO2（一種會吸走電子的強氧化劑），會導致電流下降。

利用這種電流變化，可以實現空氣中NO2濃度的檢測。澳大利亞國立大學電子材料工程系博士后Zhe Li經過數值模擬表明，PN結的設計和制造對于信號最大化至關重要。

NO2的特性——強吸附、強氧化——使磷化銦很容易將其與其他氣體區分開來。該傳感器還可以進一步優化，通過使磷化銦納米線表面功能化以檢測其他氣體。

研究團隊負責人Lan Fu教授表示：“最終目標是在一顆微芯片上感測多種氣體。除了環境污染物，這些傳感器還可以用于醫療保健，例如疾病生物標志物的呼吸測試等。這種微型氣體傳感器易于集成和擴展。與超構光學元件相結合，有望實現具有高性能和多功能的多路復用傳感器，適用于智能傳感網絡。”

Lan Fu教授補充說：“我們開發的技術有望在未來幾年改變我們的社會和生活，大規模部署這種智能物聯網技術，進行實時數據采集和自動響應，可用于空氣污染監測、工業化學品危害檢測、智慧城市以及個人醫療保健等領域。”

審核編輯：劉清