高效微生物电池驱动纳米线光传感器面世

疾速开展的物联网技能需求海量的多种类型传感器，这些传感器实时的收集环境信息，不断更新数据，经过互联网完成对事物的智能处置和操控。另一方面，日益增长的动力需求是人类如今和往后将继续面对的最严峻应战之一。为了可继续开展，人类需求开展新的动力技能和下降器材的动力消耗。根据纳米资料的光传感器具有活络度高、速度快和能耗低的长处。到当前为止，高活络的纳米资料光传感器首要是由外电路驱动的，这不只明显增加了微纳器材的体积，并且严峻约束了器材的运用活络度，约束了其在大面积环境检测、化学生物传感和医学医治中原位检测等方面的使用。构建具有传感、操控、通讯和反应等多种功用的微纳系统是纳米科技开展的首要方针之一。这样的微纳系统不只需求微纳器材，并且需求驱动微纳器材的能量供给单元。为了和微纳器材兼容，能量供给单元的尺度和分量都应和微纳器材匹配。固然使用电池或现有的能量供给单元可以驱动微纳器材，可是有用使用环境中的能量构建自驱动的纳米系统关于大面积传感器网络的构建是大有裨益而必不可少的。例如在污水和污染空气实时监控方面，低能量消耗、高活络和低成本的自驱动纳米光传感器网络有广泛的使用远景。当前国际上报导的自驱动微纳光传感器可以勘探到的光强都比较强(W/cm2)，也没有关于微纳光传感器在环境监控等范畴的进一步使用的报导。在环境监控和医学医治等使用中，大家往往对弱光勘探(μW/cm2或更低)的需求更高。

　　美国佐治亚理工学院的王中林课题组的杨青，刘莹和李泽唐等比来报导了微纳复合资料高效微生物电池驱动高活络半导体纳米线光勘探器的任务。该任务具有下面的特色：首要，使用微纳复合资料制备微型微生物电池驱动纳米线光勘探器，制备了一个自驱动高活络微纳光传感器系统；其次，发现微纳复合资料可进步微生物电池的发电功率，使μL尺度的微生物电池的功率密度输出到达30W/m2(关联于电极面积)。当前国际上报导的功率密度为0.01-32 W/m2。器材在这方面是国际上报导的最棒的器材之一；最终，自驱动微纳光子器材的光勘探活络度很高，可勘探nW/cm2的光，其呼应度到达300A/W。对器材的噪音剖析显现器材对紫外、蓝光和绿光在10Hz的噪音等效功率分别为5.0×10-18， 1.5×10-17 and 2.8×10-17 W Hz-1/2。噪音等效功率比国际上已有报导低2-3个数量级(也就是活络度可比国际上已有报导高2-3个数量级)。噪音下降的首要原因可能是用微纳电源可屏蔽外电路噪音，和纳米线质量较好，缺点少。

　　该研讨的使用规模包括环境、安康、动力和通讯多个范畴，例如在环境范畴的污水和气体污染物监测等方面可获得广泛的使用。微纳光传感器系统的使用可下降动力消耗，开展新式超活络传感器网络，推进微纳器材在机械、电学、光学、动力和生物等多个范畴的广泛使用。关联论文发表于德国《使用化学》。
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