Ett gemensamt forskarlag i Korea lyckades identifiera reaktionsprincipen för det högselektiva gasavkänningsmaterialet och utveckla världens första flersvars högselektiva gassensor som samtidigt kan göra optiska och elektriska mätningar. Teamen leds av Dr Jin Woo Choi från Institutionen för energi och elektroniska material vid Korea Institute of Materials Science (KIMS), Dr Han Seul Kim från Korea Institute of Science and Technology Information (KISTI) och professor Hyung Woo Lee från Pusan ​​National University.

Befintliga halvledargasavkänningsmaterial detekterar gas när gasmolekyler adsorberas på ytan av avkänningsskiktet, vilket resulterar i en elektrisk resistansförändring. De befintliga materialen är underutnyttjade, eftersom gasselektiviteten är låg eftersom motståndet ändras oavsett typ av gas, och i de flesta fall är förändring av elektriska egenskaper den enda indikatorn. Forskargruppen utvecklade ett nytt material vars kristallstruktur förändras när de utsätts för en specifik gas och producerade utifrån detta en gassensor med hög selektivitet som ändrar färg och motstånd samtidigt.

Forskargruppen syntetiserade giftfria Cs₃ Cu₂ I₅ , ett kopparbaserat miljövänligt metallhalogenid tunnfilmsmaterial. De bekräftade att materialet kan förändras reversibelt genom superdatorbaserade simuleringar och bevisade att vattenmolekyler är effektiva stimulanser för kristallförändringar. Teamet tillverkade en sensorenhet baserad på denna teori och identifierade att enheten framgångsrikt kan upptäcka vattenmolekyler. Genom att samtidigt använda elektriska egenskaper och färgförändringar lyckades de med framgång särskilja olika alkoholer med olika polaritet.

År 2021 var det globala marknadsvärdet för gassensorer 1 miljard dollar och förväntas växa med 7,5 % årligen. Halvledargassensorteknologi är lämplig för lättviktsprodukter samt miniatyrisering och massproduktion, som kan användas inom olika områden som mobiltelefoner, Internet of Things (IoT), jordbruk och boskapsindustri. Den här teknologin har ett viktigt forskningsvärde eftersom den presenterade ett nytt sensorkoncept och demonstrationsfall med ett material med en föränderlig kristallstruktur för första gången i världen.

De främsta forskarna, Dr Jin Woo Choi, en senior forskare vid KIMS och Dr. Han Seul Kim, en senior forskare vid KISTI säger att "denna forskning föreslår en ny riktning för utveckling av halvledarsensorenheter och nya material. På grund av dess svar egenskaper, förväntas det nya avkänningsmaterialet användas i olika industrier som jordbruk, boskap, medicin och mobil."

Forskningen publicerades i Advanced Functional Materials .

För närvarande arbetar forskargruppen med att maximera selektiviteten genom att använda fotoelektrisk respons i kombination och syntetisera nya kristallina material för att svara på olika gaser. + Utforska vidare

Utveckling av högpresterande, högspänningsbärbara förskjutningssensorer