Eine aktuelle Studie veröffentlicht In ACS-Sensoren hebt die Entwicklung einer intelligenten elektronischen Nase (E-Nose) durch ein Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Meng Gang vom Hefei Institutes of Physical Science der Chinesischen Akademie der Wissenschaften hervor.
Die neuartige E-Nose nutzt eine selbsterhitzende Modulationsstrategie, um verschiedene Arten von Zielgasmolekülen innerhalb nur einer Sekunde genau zu unterscheiden.
Bei der Detektion von Gasmolekülen wurden mit E-Nose, die aus nicht-selektiven Halbleiter-Gassensoren besteht, erhebliche Fortschritte erzielt. Das Extrahieren angemessener molekularer Merkmale in kurzer Zeit (<1 Sekunde) bleibt jedoch ein großes Hindernis, das die Frühwarnanwendungen von E-Nose für tödliche oder explosive Gase behindert.
In dieser Studie wurde ein innovativer Ansatz zur Temperaturregelung und -modulation als Alternative zur herkömmlichen Methode mit externen Heizgeräten entwickelt. Ein Nanostabfilm aus Wolframtrioxid (WO3), der durch Schrägwinkelabscheidung (OAD) hergestellt wurde, wurde sowohl als empfindliche Sensorschicht als auch als stabile selbsterhitzende Schicht verwendet. Aufgrund der ultraschnellen (~20 μs) thermischen Relaxationszeit kann der OAD WO3-Sensor über eine selbsterhitzende Temperaturmodulation ausreichende elektrische Antwortfunktionen erzeugen.
Dieser Fortschritt hat zur präzisen Unterscheidung von 12 Gasmolekülen innerhalb von 0,5 bis 1 Sekunde geführt, was eine Größenordnung schneller ist als die hochmodernen E-Nasen.
Darüber hinaus wurde ein intelligentes drahtloses E-Nose-System entwickelt, um eine genaue und sofortige Identifizierung von Zielgasen im Umgebungslufthintergrund zu ermöglichen.
Laut dem Team demonstriert diese Entwicklung die potenziellen Einsatzmöglichkeiten der E-Nase im Heimatschutz und im öffentlichen Gesundheitswesen.
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Meng Li et al., Prompt Electronic Discrimination of Gas Molecules by Self-Heating Temperature Modulation, ACS-Sensoren (2023). DOI: 10.1021/acssensors.3c01839