我们现在有一种很棒的新装置，它就像一个小侦探一样，可以帮助我们保护环境不受车辆排放的有害气体的伤害。这种装置就是微型二氧化氮传感器！它的作用非常重要，因为它可以检测出导致肺部疾病和酸雨的那些污染物。有了这个传感器，我们就能更好地了解周围环境的情况，采取相应的措施来保护自己的健康。这真是一项令人振奋的技术进步，为我们的环境和健康带来了新的希望！我们来自澳大利亚研究委员会变革性元光学系统TMOS的团队，我们最近研发了一种非常小巧的传感器，它由纳米线阵列制成，每边只有五分之一毫米的大小。这意味着我们可以很容易地将它集成到硅芯片中。在最新一期的《先进材料》杂志上，我们发现了一项颇具创新的研究成果。这项研究来自澳大利亚国立大学的团队，由博士学者和主要作者Shiyu Wei领导。他们成功地开发出一种传感器，令人惊叹的是它不需要外部电源来工作。相反，它利用自身的太阳能发电机来供电。这意味着我们可以在任何地方使用这种传感器，而不必担心电源问题！当我们把这样的设备集成到物联网技术的传感器网络中时，低功耗确实给我们带来了巨大的好处。它让我们在系统尺寸和成本方面有了更大的优势。这个传感器可以被安装在你的汽车里，如果它检测到了二氧化氮的危险水平的废气排放，它就会发出警报，并通过手机将这个信息发送给你。Dr. Li Zhe, one of the main authors of this study, explained, "This device is just the beginning除了用于检测乙醛，这个装置还可以用来检测其他气体，比如丙酮。丙酮在非侵入性呼气测试中被用作诊断酮症，包括糖尿病酮症。使用这种测试方法可以挽救许多生命。现在我们手头上的气体检测仪器真的很大，就像一个庞然大物，而且它运行的速度也是慢得让人着急。为了操作它，我们真得需要经过专门的培训，成为一个经验丰富且技术熟练的操作员。相比之下，新设备可以迅速而轻松地测量一十亿分之一的数量级。而TMOS原型则可通过USB接口与计算机连接起来。二氧化氮，也被称为NOx污染物之一，是指一种具体的化学物质。酸雨，即使是轻微的浓度，也会对我们人类造成伤害，不仅仅是导致酸雨增加。这种污染物常常出现在汽车上，也是由我们在家中使用的燃气灶所产生的。这个装置的关键部分是一个位于底座上的非常小的六角柱子，它的形状就像纳米线，直径大约100纳米，高度为3至4微米。这个小六角柱子实际上是一个PN结，就像一个引擎，能够产生太阳能电能。这个传感器是由成千上万个纳米线太阳能电池组成的有序排列而成的。每个纳米线之间的间距约为600纳米。整个装置是由磷化铟制成的，基部被掺杂了锌，以形成P部分。而纳米线顶部的N部分则被掺杂了硅。每一条纳米线的中间部分是用来分隔P部分和N部分的。当光照射到器件上时，就会发生一种现象，即由于这个光的作用，会产生一股小的电流，然后这股电流会在器件中的 N 和 P 部分之间流动。然而，如果有任何二氧化氮进入PN结的固有中间部分，这个二氧化氮会像一个强氧化剂一样吸收电子，结果就是电流会下降。我们可以通过计算空气中二氧化氮的浓度来确定浸泡物的大小。EME博士后李喆博士的数值建模研究发现，要放大信号，就要重视PN结的设计和制造。这意味着我们需要特别注重PN结的构造和制备过程，因为它对信号的放大起着至关重要的作用。二氧化氮具有具体的特性：它能够强烈吸附其他气体，并且具备强大的氧化能力。正是这些特点使得我们很容易将磷化铟与其他气体进行区分。我们还可以让传感器更好地检测其他气体，只需要对功能化磷化铟纳米线表面进行优化。我们的研究目标是在一个小芯片上实现对多种气体的感应。这些传感器还可以在医疗保健方面发挥作用，比如可以用来进行呼气测试，检测身体内疾病的生物标志物。微型气体传感器非常容易集成和扩展，就像我们为家中的安全系统添加一个小小的传感器一样简单。无论是在狭小的空间还是大型的监控系统中，我们都可以轻松地将这些传感器添加进去。不仅如此，我们还可以根据需要，随时扩展传感器的数量，以获得更全面的监测效果。这些传感器的易用性和灵活性给我们带来了许多方便，使得我们能够在各种场景中更好地掌握气体信息。我们将把元光学技术与传感器结合，这样做有望实现高性能和多种功能的多路复用传感器。这将使得这些传感器能够适应智能传感网络。TMOS是一个由澳大利亚各地的研究小组组成的网络，他们的目标是不断推进这一领域的发展。这些研究小组来自不同的大学和科研机构，他们共同合作，致力于深入探索和研究这个领域的各个方面。通过他们的努力，他们希望能够取得突破性的进展，为科学和技术的发展做出贡献。我们开发的技术将在未来几年彻底改变我们的生活和社会。具体来说，我们将大规模实施物联网技术，以实现实时数据收集和自主响应在空气污染监测、工业化学品危害检测、智能城市和个人医疗保健等应用领域的应用。这项技术将帮助我们更好地监测和管理空气污染，确保我们的城市更加清洁和健康。它还可以帮助我们检测和遏制工业化学品的潜在危害，确保工业生产不会对我们的环境和健康造成损害。此外，这项技术还将帮助我们构建智能城市，使城市的各个方面更加高效和智能化，提高我们的生活质量。最后，它还将改善个人医疗保健领域，实现实时数据的收集和自主响应，让我们能够更好地监测和管理我们的健康状况，及早发现并应对潜在的健康问题。总之，我们的技术将带来巨大的变革，让我们的生活变得更加智能化、便利和安全。