醋蒸气法可以使紫外传感器的响应速度提高128000倍

麦考瑞大学的研究人员开发了一种生产紫外线（UV）传感器的新方法，这可能会导致更高效、更灵活的可穿戴设备

这项研究于7月发表在《Small》杂志上，展示了乙酸蒸气（本质上是醋烟）如何在不使用高温处理的情况下快速提高基于氧化锌纳米粒子的传感器的性能

合著者、麦考瑞大学工程学院的Shujuan Huang教授说：“我们发现，通过将传感器短暂暴露在醋蒸气中，传感器表面相邻的氧化锌颗粒会合并在一起，形成一座可以传导能量的桥梁。”

将氧化锌纳米颗粒连接在一起是构建微型传感器的关键部分，因为它为电子流动创造了通道

研究小组发现，他们的蒸汽法可以使紫外线探测器比未经处理的探测器反应更快，达到12.8万个，而且传感器仍然可以在不受干扰的情况下准确检测紫外线，使其具有高度的灵敏度和可靠性

该论文的合著者、麦考瑞大学纳米技术实验室主任Noushin Nasiri副教授说：“通常，这些传感器在烤箱中处理，在高温下加热12小时左右，然后才能操作或传输任何信号。”

但相反，该团队找到了一种简单的化学方法来复制热过程的影响

“我们找到了一种方法，可以在室温下用一种非常便宜的成分——醋来处理这些传感器。你只需将传感器暴露在醋蒸气中五分钟，就可以了——你有一个正常工作的传感器，”她说

为了制造传感器，研究人员将锌溶液喷入火焰中，产生一种沉积在铂电极上的氧化锌纳米颗粒细雾

这形成了一层薄薄的海绵状薄膜，然后他们将其暴露在醋蒸气中5到20分钟

醋蒸气改变了薄膜中微小颗粒的排列方式，帮助颗粒相互连接，使电子可以流过传感器。与此同时，这些粒子保持足够小，可以有效地探测光线

Nasiri副教授说：“这些传感器由许多微小的颗粒组成，需要连接这些颗粒才能使传感器工作。”

“在我们处理它们之前，这些颗粒只是并排放置，几乎就像它们周围有一堵墙一样，所以当光在一个颗粒中产生电信号时，它不能轻易传播到下一个颗粒。这就是为什么未经处理的传感器不能给我们提供良好的信号。”

黄教授说：“单靠水不足以使颗粒结合。但纯醋太浓，会破坏整个结构。”。“我们必须找到合适的组合。”

研究表明，最好的结果来自暴露在蒸汽中约15分钟的传感器。更长的暴露时间会导致太多的结构变化和性能下降

黄教授说：“这些高度多孔的纳米薄膜的独特结构使氧气能够深入渗透，因此整个薄膜都是传感机制的一部分。”

新的室温蒸汽技术比目前的高温方法有很多优点。它允许使用热敏材料和柔性基座，并且更便宜，对环境更好

Nasiri副教授表示，该工艺可以很容易地进行商业推广

“传感器材料可以放置在滚动板上，穿过有醋蒸气的封闭环境，并在不到20分钟内即可使用。”

这一过程将在制造可穿戴紫外线传感器方面具有真正的优势，这些传感器需要灵活且功耗很小

Nasiri副教授表示，这种用于紫外传感器的方法也可用于其他类型的传感器，使用简单的化学蒸汽处理，而不是在各种功能材料、纳米结构和基底或基板上进行高温传感器处理 More information: Jeff Huang et al, Vapor‐Tailored Nanojunctions in Ultraporous ZnO Nanoparticle Networks for Superior UV Photodetection, Small (2024). DOI: 10.1002/smll.202402558

Journal information: Small