下一代传感器使用最新一氧化碳测量方法

寂静天花板

为一种有毒和污染性气体，一氧化碳在空气中的检测一直都是一个大问题。其主要来源于含碳物质的不充分燃烧过程中，比如烹饪用的燃气和汽油。由于一氧化碳无色无味，因此很难被人察觉到。长期以来，科学家们从未停止对能够测量一氧化碳浓度的传感器的研究。几个月前，一个来自日本冲绳科学技术大学院大学(OIST)和法国图卢兹大学的联合团队组找到了一种新的测量方法。
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集成在微型加热膜片上的铜体和氧化铜纳米细丝结构图
　　
为了能够对一氧化碳进行测量，研究人员选用了极其细微的氧化铜纳米丝线，通过氧化铜与一氧化碳发生化学反应产生电信号，从而得到一氧化碳的浓度。
　　
9 x- |6 Z: b. J6 t6 I3 \据悉，这些参与反应的纳米丝线都非常细，仅相当于人头发的1/1000左右。而一旦使用了氧化铜细丝，有两个不得不解决问题挡在了小组成员的面前。一是纳米丝线如何集成到可足以供人操作设备(传感器件)中和简单大量生产的问题；另一个就是如何控制传感器件设备中纳米丝线数量和位置。目前，他们的相关的研究和成果发表在《ACS Sensors》上。
　　
“要想得到氧化铜纳米细丝，就需要对两个相邻铜体微型结构进行加热，然后这些纳米细丝就会从这一对微结构上‘生长’出来，并逐步在缝隙间延伸。”Steinhauer博士解释说，“我们将铜体集成在一个微型的‘电炉’上进行加热，这个由图卢兹大学研发的微型加热炉实际上是一个薄膜片，能够在极低功耗下将温度升高到几百摄氏度。”
　　
得益于这个微型“电炉”，研究人员能够在极大程度上控制纳米细丝的数量和位置，并且得到细丝上关于电信号的数据。
　　
最终的测试结果显示，该装置具有令人意想不到的灵敏度，能够探测到极低浓度下的一氧化碳。“将采用氧化铜纳米细丝和微型加热膜的一氧化碳传感器小型化，这是发展下一代气体传感器的第一步。”团队中另一名成员Sowwan教授评论道，“与其他测量技术相比，我们所研发的这种方式不仅成本低，而且适合进行大批量生产。