用于嗅觉感知的单前驱体激光写入异质氧化物阵列

《Advanced Functional Materials》：Single-Precursor Laser-Written Heterogeneous Oxide Array for Olfactory Sensing

仿生嗅觉系统通过激光编程直接书写的单步法成功制造异质过渡金属氧化物传感阵列，实现毫秒级快速合成与组分调控，各材料选择性组合可识别复杂挥发性有机物，相变动力学遵循玻尔兹曼分布，电子态密度分析揭示了气体传感机制，为高效可扩展的嗅觉传感器开发提供新路径

　　

摘要

仿生嗅觉系统利用具有交叉敏感性的传感阵列能够检测和区分气味——这是大多数智能系统所缺乏的基本感知方式。实现这一技术的主要障碍在于制造异质传感阵列的复杂性。本文报道了一种基于激光编程的直接书写技术，该技术能够利用单一前驱体一步制备出异质过渡金属氧化物（TMO）阵列。通过精确调节激光参数，可以在毫秒级时间内实现多组分TMO异质结构的原位合成和连续成分调制。每种经过精细调整的TMO都具有独特的选择性，它们的组合能够识别不同的挥发性有机化合物和复杂的气味混合物。结合密度泛函理论（DFT）计算进行的相分析表明，不同氧化物相之间的相变遵循由瞬态热梯度动力学控制的玻尔兹曼分布。对激光直接书写制备的具有不同表面相的TMO异质结构的电子态密度进行DFT计算，进一步揭示了其气体传感机制。除了对TMOs中激光诱导相变的新见解外，这项工作还建立了一种高效且可扩展的嗅觉传感阵列制造方法。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。