智能电子鼻利用自加热温度调制实现气体分子的快速识别

最近发表在《ACS Sensors》上的一项研究重点介绍了中国科学院合肥物质科学研究院孟刚教授领导的研究团队开发的智能电子鼻(e-nose)。

新型电子鼻采用自加热调制策略，可在一秒内准确区分不同类型的目标气体分子。

使用由非选择性半导体气体传感器组成的电子鼻进行气体分子检测已取得重大进展。然而，在短时间内(<1秒)提取足够的分子特征仍然是一个主要障碍，这阻碍了电子鼻对致命或爆炸性气体的早期预警应用。

在这项研究中，开发了一种创新的温度控制和调节方法，作为使用外部加热器的传统方法的替代方法。采用斜角沉积(OAD)制备的三氧化钨(WO 3 )纳米棒薄膜既作为敏感传感层又作为稳定的自加热层。由于超快(～20 μs)的热弛豫时间，OAD WO 3传感器可以通过自加热温度调制产生足够的电响应特征。

这一进步使得能够在 0.5-1 秒内准确区分 12 种气体分子，这比最先进的电子鼻快一个数量级。

此外，还开发了智能无线电子鼻系统，能够准确、即时地识别环境空气背景中的目标气体。

该团队表示，这一进展证明了电子鼻在国土安全和公共卫生方面的潜在应用。