韓國仁川國立大學的科學家在YeongDonPark教授的帶領下,使用有機共軛聚合物和無機納米多孔材料Zeolite的變體創造了混合OFET。他們的研究于2021年4月6日在線提供,并將于2021年9月15日發表在《化學工程雜志》第420卷第1部分中。
隨著空氣污染的加劇,尤其是在人口稠密的城市地區,對空氣質量和污染物氣體,如二氧化碳、二氧化氮(NO2)和一氧化碳的檢測變得比以往任何時候都更加重要。因此,敏感的氣體傳感和監測技術是迫切需要的。
該領域最近的研究重點是新型有機場效應晶體管(OFET)傳感器,它高度靈敏、靈活且重量輕,甚至為電子皮膚上的便攜式氣體傳感器打開了大門。然而,OFET在室溫下不穩定,因此不耐用。這限制了它們的適用性并使它們不如現有的無機傳感器,盡管如此,它們不具備有機傳感器的任何靈活性和輕量化。
“沸石的高孔隙率導致了異常高的比表面積,進而對小氣體分子產生了強烈的吸附響應。這也有助于它吸附空氣中的分子,這些分子會氧化(與)氣體傳感器發生反應,從而破壞穩定并降低其耐用性。”樸教授解釋說。它們的材料不僅具有高耐用性,而且具有高靈敏度。
該團隊使用共軛聚合物聚(3-己基噻吩)(P3HT)和兩種沸石材料之一(PST-11或Omega)的組合制造了兩個基于OFET的NO2傳感器。他們檢查了暴露于NO2氣體時兩種OFET的傳感性能。雜化為聚合物提供了有序的結構,進而導致與氣體分子的有效相互作用,因此具有高靈敏度。在兩者中,科學家觀察到PST-11-P3HT薄膜比Omega-P3HT薄膜對NO2更敏感,因為它具有更大的比表面積。
總的來說,Park教授解釋說:“我們的方法代表了一種概念化傳感器設計和開發的新方法。如果我們的研究進一步完善,人們可以輕松地實時檢測有害氣體。”談到他的愿景,他說:“我們的設備可以與智能手表和電子皮膚等可穿戴設備集成,讓人們了解工業場所以外地區的空氣污染水平。”