二氧化氮(NO?)是由化石燃料驱动的汽车和燃气火炉排放到空气中的一种污染物,它不仅对气候有害,而且对我们的健康也有害。长期接触二氧化氮会造成心脏病、哮喘等疾病以及呼吸系统感染等症状。
二氧化氮既无味又看不见,所以人们需要特殊的传感器来准确检测这种有毒气体的有害浓度。但目前大多数可用的传感器都是能源密集型的传感器,它们通常必须在高温下工作才能获得合适的性能。
伯克利实验室和加州大学伯克利分校的研究人员新开发了一种超薄传感器。这种原子级薄的“2D”传感器,可以在室温下工作,因此比传统传感器消耗更少的电力。研究人员说,新的2D传感器由二硫化铼铌单层合金构成,具有优越的化学特异性和恢复时间。
与其他由石墨烯等材料制成的2D器件不同之处在于,新型2D传感器对二氧化氮分子有选择性的电反应,对氨和甲醛等其他有毒气体的反应很小。此外,新的2D传感器能够检测出至少2000万分之一的超低浓度二氧化氮。原来基于二硫化钼或碳纳米管的传感器检测到二氧化氮,可能需要几个小时才能在室温下恢复到原始状态。但新型传感器只需要几分钟。
新传感器不仅超薄,而且灵活透明,这使得它成为可穿戴环境和健康监测传感器的绝佳候选。如果当地环境中的二氧化氮水平超标,这对哮喘患者是非常危险的,但目前针对个人的二氧化氮气体传感器并不实用。新型传感器如果集成到智能手机或其他可穿戴电子产品中,可能会填补这一空白。
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