利用纳米蜂窝结构研制的低成本CO传感器
在印度科学研究所的研究人员（IISC）已经开发出一种高度敏感，低成本的方法，可以快速检测一氧化碳（CO）含量的微小变化，具有潜在的应用在环境污染监测。
研究小组使用了一种新的制造技术，省去了光刻技术——一个耗时而昂贵的过程——构建由氧化锌构成的蜂窝状纳米结构。该传感器能够检测到CO水平上的差异，每十亿分之500，并有选择性地响应CO，即使在其他气体的存在下。无光刻技术也大大减少了制作纳米结构气体传感器的时间和成本。
这项研究由Chandra Shekhar Prajapati，进行博士后研究，并navakanta泰铢，椅子&；教授，纳米科学与工程中心（香），IISc，一起在KTH皇家理工学院的研究者，瑞典。
“传感器本身的尺寸小于1毫米，”Bhat说。“如果你把它与信号处理电路的其余部分和一个小显示器相结合，它可能不会超过几厘米。这可以与手机集成，或者想象每一个交通信号的一个小设备，它可以通过蓝牙传输数据到手机。
传统的微机械CO传感器有一个扁平的氧化锌层，一个金属氧化物半导体，电流流过。当暴露于CO时，层的电阻变化，影响流过的电流量。阻力变化多少可以映射到有多少CO。在平面氧化锌上制造纳米结构提高了灵敏度，因为气体相互作用面积增加了。然而，这些传感器使用传统的光刻-一个多步骤的过程，其中金属氧化物模板蚀刻在感光材料需要精密的仪器和费时。
取而代之的是，研究人员利用微小的聚苯乙烯颗粒，将它们排列在一个氧化硅表面上，形成一个紧密堆积的层。当氧化锌被加入时，它就进入六角缝隙。当珠子被“剥离”时，剩下的是一个三维蜂窝氧化锌，它的表面面积比平板大得多。
研究人员说，这项技术的成本明显低于光刻法。“你可以买一包这些微米大小的聚苯乙烯珠在4000-5000卢比的市场，它可以被用来创建成千上万的传感器结构。这样的结果是显着降低成本相比传统的光刻技术形成蜂窝，”Prajapati说。此外，这个过程只需要几分钟，而基于光刻的多步方法可能需要几个小时，他补充道。
对于环境应用，气体传感器需要高度敏感（检测非常低的水平）和选择性（在其他气体存在的情况下检测特定气体）。研究人员开发了具有不同蜂窝壁宽度的传感器，发现最小宽度（100纳米）的传感器能够检测到CO浓度每十亿分之一甚至500个变化。当用混合气体进行测试时，传感器也显示出对CO的明显响应。
研究人员说，这种基于聚苯乙烯的方法可以用来开发类似于其他金属氧化物的蜂窝状纳米结构来探测其他气体。“我们拥有的是一个通用平台。你可以做同样的纳米结构不同的金属氧化物半导体传感器，”Bhat说。
Bhat和他的团队一直致力于开发几年的空气质量监测的微型传感器。他们以前开发了一种混合传感器阵列来同时检测四种不同的气体。