面对全球日益严峻的能源危机和环境污染问题，发展低能耗的污染气体实时监测技术显得尤为迫切。近日，西交利物浦大学环境科学系博士生刘林与本科生王颖异在国际权威学术期刊《Nanoscale》合作发表论文，探讨了运用零能耗的自驱动微纳传感器进行污染气体检测的新方法。由于该项研究的创新性，她们的论文被选为该期刊内封面文章。
在导师秦素洁博士的指导下，刘林与王颖异同学完成了此项研究，其论文《基于单壁碳纳米管/硅p-n异质结的光伏型自驱动气体传感器》发表于《Nanoscale》期刊第47期。《Nanoscale》是全球工程技术领域的一区顶级期刊，影响因子为7.367。
单壁碳纳米管是近年来发展起来的一种机构独特的新材料，由于具有优良的电学和力学性能而使其在众多的纳米材料中脱颖而出。但其不溶于水和有机溶剂，极大的制约了它的广泛应用
刘林告诉记者，目前用于实时检测污染气体分子的传感器主要有电阻式、晶体管式、电容式等不同类型，这些传感器均需外部电源来驱动；此前已有一些研究工作通过降低器件的工作温度来减少能耗，但是仍然离不开外部电源。她补充道，“与这些传统的半导体器件相比，自驱动传感器不需要外部电源就能工作，这样就能节省能源，同时极大地减少器件封装所需的空间，因此在工业化环境检测方面具有较大潜力。”
在该项研究中，刘林和助手王颖异制备了一种基于p型单壁碳纳米管和n型硅的光伏型自驱动气体传感器，用于实时检测痕量的污染气体分子。“就像太阳能电池运用太阳光的能量一样，此器件可以把可见光的光能转换成电能，为传感器提供电源，由此实现了在可见光照射下对硫化氢气体分子的线性检测。”
该项研究历时一年，刘林说：“在经过器件制造、表征和传感器测试整个过程后，取得了令人满意的研究结果，我们都感到很兴奋。”
王颖异是环境科学系大四学生，主要负责在测试环节运用仪器检测不同浓度的硫化氢气体分子。王颖异表示，自己从大二开始就跟着秦老师、跟着学姐刘林做科研项目，“做科研对平时上课学习帮助挺大的，比如做实验过程中学姐会教我一些东西，当我在上课做研究的时候就会马上想到这一点。”
在刘林看来，环境科学系的本科生同学们态度积极、心态开放，有自己的新想法，这是非常宝贵的，同时她建议同学们多参与到一些科研项目中来，在研究中学习。
导师秦素洁博士谈到，环境科学系的老师们很高兴看到两位学生的论文被选为Nanoscale期刊的内封面。“刘林和王颖异真的很刻苦、很有拼劲。虽然在提高器件的传感性能方面还有很多工作值得进一步的探索，但她们的论文为自驱动微纳器件的研究提供了一种新思路和值得借鉴的方法。”她说。
摘自中国高校之窗
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