微生物電池驅(qū)動(dòng)高靈敏微納光傳感器系統(tǒng)問(wèn)世

發(fā)布于：08-17

近日，美國(guó)佐治亞理工學(xué)院王中林課題組的楊青、劉瑩和李澤唐等科研人員成功制備出一種微納復(fù)合材料高效微生物電池驅(qū)動(dòng)高靈敏半導(dǎo)體納米線光探測(cè)器，并研制出一套自驅(qū)動(dòng)高靈敏微納光傳感器系統(tǒng)。該微納光傳感器系統(tǒng)的應(yīng)用將在降低能源消耗、發(fā)展新型超靈敏傳感器網(wǎng)絡(luò)等方面發(fā)揮重要作用，并將推動(dòng)微納器件在機(jī)械、電學(xué)、光學(xué)、能源和生物等多個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。相關(guān)成果發(fā)表于德國(guó)《應(yīng)用化學(xué)》。



據(jù)了解，快速發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)需要海量且低能耗的多種類(lèi)型傳感器，這些傳感器負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)采集環(huán)境信息，不斷更新數(shù)據(jù)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)事物的智能處理和控制。



基于納米材料的光傳感器由于具有靈敏度高、速度快和能耗低等優(yōu)點(diǎn)，符合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的需求。然而，到目前為止，高靈敏的納米材料光傳感器主要由外電路驅(qū)動(dòng)，這不僅顯著增加了微納器件的體積，而且還嚴(yán)重限制了器件的使用靈活度。為此，構(gòu)建具有傳感、控制、通信和反饋等多種功能的微納系統(tǒng)是納米科技發(fā)展的主要目標(biāo)之一。



在王中林的指導(dǎo)下，楊青、劉瑩和李澤唐等人成功利用微納復(fù)合材料研制出一種微型微生物電池驅(qū)動(dòng)納米線光探測(cè)器，進(jìn)而制備出一套自驅(qū)動(dòng)高靈敏微納光傳感器系統(tǒng)。該系統(tǒng)μL尺寸的微生物電池的功率密度輸出達(dá)到30W/m2（相對(duì)于電極面積），達(dá)到目前國(guó)際已報(bào)道成果的最好水平。同時(shí)，該系統(tǒng)的光探測(cè)靈敏度高，可探測(cè)nW/cm2的光，響應(yīng)度達(dá)到300A/W。此外，噪音分析顯示，該器件噪音等效功率比國(guó)際上已有報(bào)道低2~3個(gè)數(shù)量級(jí)。



業(yè)內(nèi)專(zhuān)家表示，該研究的應(yīng)用范圍涵蓋環(huán)境、健康、能源和通信多個(gè)領(lǐng)域，例如在環(huán)境領(lǐng)域的污水和氣體污染物監(jiān)測(cè)等方面可獲得廣泛的應(yīng)用。（見(jiàn)習(xí)記者?邱銳）