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NEW 金钟铉教授组开发出以有机半导体为基础的高性能氨气检测气体传感器
- 2021-08-23
- 7053
2021-08-02
我校的金钟铉和权伍弼教授研究组成功开发出了以有机半导体为基础的高性能气体传感器。有机半导体材料的电气和光学的气体感知性能将得到划时代的改善，有望作为新一代高灵敏度的有害气体传感器使用。
金钟铉、权伍弼教授（应用化学生命工学系、研究生院分子科学技术系）表示，与蔚山科学技术院能源化学工学系研究组一起成功开发出了以有机半导体为基础的高性能氨气检测传感器。
相关研究以"利用稳定性镭射负离子产生机制，开发基于丁烯有机半导体的高灵敏度氨气传感器(Strategic Approach for Enhancing Sensitivity of Ammonia Gas Detection: Molecular Design Rule and Morphology Optimization for Stable Radical Anion Formation of Rylene Diimide Semiconductors)"为题，刊登在材料领域国际学术杂志《Advanced Functional Materials 》 、 IF:18.808>7月27日的网络版上。亚洲大学金钟炫（照片左）、权五弼教授（照片右）和UNIST郭相奎教授共同担任教唆者，亚洲大学研究生院分子科学技术系吴炳敏、朴成河学生共同担任第一作者。
氨气（NH3）是挥发性有机化合物的一种，长时间吸入特定浓度以上时，会引起头痛、呕吐、咳嗽及呼吸困难等，是人体危险性极高的有害物种。为此，为检测氨气进行了多种研究，其中通过半导体材料的阻力变化积极开发精密检测技术。但是，有人指出，现有的武器半导体材料在制作传感器的过程中，由于制作元件的过程复杂，而且费用昂贵，因此有机半导体材料的检测能力和检测选择性受到了限制。
研究组注意到了可以选择性地与氨气形成"稳定性激光负离子"的特性——基于丁烯的有机半导体材料。当丁烯结构的有机半导体材料暴露在氨气中时，通过分子间的电解铜反应形成稳定性激光离子，同时发现电流值增大及光吸收变化。研究组利用该装置成功开发出了能感知到氨气200ppb（表示10亿分之1的单位）水平的极微量，同时还能从氨气中得到1700%的电流放大性能的高性能气体传感器。
另外，研究组通过量子计算证明了氨气分子和丁烯有机半导体分子之间产生的有效电解动反应原理，并提出了传感器的原理和材料设计原理。
金钟铉教授表示:"此次研究中提议的有机半导体材料的合成工艺非常简单，极微量的氨气也可以通过激光离子形成反应获得放大的电流信号"，"由此解决了现有气体传感器指出的高制作费用及检测力极限相关问题。" 接着，他展望道:"如果利用开发的材料，可以开发出具有价格竞争力的高感度的氨气传感器。"
另外，此次研究是在韩国研究财团的大学重点研究所支援事业（分子科学技术研究中心）、基础研究事业（中坚研究者支援事业）、国际化基础建设事业及先导研究中心（决定功能化工程技术中心）的支持下进行的。
< 利用丁烯衍生物的稳定性激光离子形成原理和利用其高灵敏度氨气传感器性能>
<Advanced Pensornal Maturials 7月27日网络版>
（注：本文出现的人名均系音译）