CN111413369A - 一种基于分子器件的湿度传感器 - Google Patents
一种基于分子器件的湿度传感器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111413369A CN111413369A CN202010431036.0A CN202010431036A CN111413369A CN 111413369 A CN111413369 A CN 111413369A CN 202010431036 A CN202010431036 A CN 202010431036A CN 111413369 A CN111413369 A CN 111413369A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- organic molecules
- lithium chloride
- humidity sensor
- water
- material particles
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
本发明提供了一种基于分子器件的湿度传感器，在源极和漏极间设置有机分子，在有机分子附近设置吸水材料颗粒。使用时，吸水材料颗粒在待测环境中吸收水分，改变吸收材料颗粒的活化能，由于吸水材料颗粒处于有机分子附近，所以也改变有机分子的活化能和有机分子的导电特性，从而改变源极与漏极间的导电特性，通过该导电特性确定环境湿度。因为有机分子的电导对其活化能非常敏感，所以本发明能够实现高灵敏度的湿度测量，在湿度探测领域具有重要的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及湿度探测领域，具体涉及一种基于分子器件的湿度传感器。
背景技术
湿度与人类的生存和社会活动密切相关。传统湿度传感器有电阻式湿度传感器、露点式湿度传感器、碳湿敏传感器、氧化铝湿度传感器、陶瓷湿度传感器。传统湿度传感器的灵敏度低，探索基于新原理的湿度传感器，提高传感器的灵敏度和探测极限，是湿度传感器发展的趋势。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供了一种基于分子器件的湿度传感器，该湿度传感器包括电绝缘层、源极、漏极、有机分子、吸水材料颗粒，源极、漏极、有机分子、吸水材料颗粒置于电绝缘层上，有机分子延伸于源极和漏极间，吸水材料颗粒置于有机分子的附近；使用时，吸水材料颗粒在待测环境中吸收水分，改变吸收材料颗粒的活化能，改变有机分子的导电特性，从而改变源极与漏极间的导电特性，通过该导电特性确定环境湿度。
更进一步地，源极和漏极的材料为金或石墨烯。
更进一步地，有机分子为十二烷基硫醇、蒽硫醇、辛二硫醇。
更进一步地，吸水材料颗粒为氯化锂晶体。
更进一步地，氯化锂晶体的粒径为20纳米-100纳米、氯化锂晶体间的距离大于500纳米。
更进一步地，氯化锂晶体设置在有机分子的下面，氯化锂晶体间不接触。
更进一步地，氯化锂晶体为条形，条形的方向垂直于源极和漏极的连线方向。
更进一步地，在氯化锂晶体下部设置绝缘多孔材料。
本发明的有益效果：本发明提供了一种基于分子器件的湿度传感器，在源极和漏极间设置有机分子，在有机分子附近设置吸水材料颗粒。使用时，吸水材料颗粒在待测环境中吸收水分，改变吸收材料颗粒的活化能，由于吸水材料颗粒处于有机分子附近，所以也改变有机分子的活化能和有机分子的导电特性，从而改变源极与漏极间的导电特性，通过该导电特性确定环境湿度。因为有机分子的电导对其活化能非常敏感，所以本发明能够实现高灵敏度的湿度测量；此外，本发明中，吸水材料颗粒吸收少量水分子即可明显地改变有机分子的活化能，所以本发明能够探测更少量的水分子，拓展了传统湿度探测器的探测极限，在湿度探测领域具有重要的应用前景。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是基于分子器件的湿度传感器的示意图。
图2是又一种基于分子器件的湿度传感器的示意图。
图中：1、源极；2、漏极；3、有机分子；4、吸水材料颗粒；5、绝缘多孔材料；6、电绝缘层。
具体实施方式
为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
实施例1
本发明提供了一种基于分子器件的湿度传感器，如图1所示，该湿度传感器包括电绝缘层6、源极1、漏极2、有机分子3、吸水材料颗粒4。源极1、漏极2、有机分子3、吸水材料颗粒4置于电绝缘层6上。源极1和漏极2的材料为金或石墨烯。有机分子3为十二烷基硫醇、蒽硫醇、辛二硫醇。但是不限于此，能够被连接于源极1和漏极2间，并且能够导电的有机分子3，均在本发明的保护范围内。有机分子3延伸于源极1和漏极2间，有机分子3与源极1、漏极2连接，连接的方式可以为物理上的接触、共价键连接、化学吸附。吸水材料颗粒4置于有机分子3的附近。吸水材料颗粒4为氯化锂晶体。因为氯化锂晶体中锂离子的半径过小，因此其极化能力很强，对电子的吸引能力很强，而水中的氧有大量电子，所以氯化锂晶体具有极强的吸水能力，因此本发明优选吸水材料颗粒4为氯化锂晶体。
使用时，氯化锂晶体在待测环境中吸收水分，改变氯化锂晶体的活化能，由于氯化锂晶体处于有机分子3附近，所以也改变有机分子3的活化能和有机分子3的导电特性，从而改变源极1与漏极2间的导电特性，通过该导电特性确定环境湿度。因为有机分子3的电导对其活化能非常敏感，所以本发明能够实现高灵敏度的湿度测量；此外，本发明中，氯化锂晶体吸收少量水分子即可明显地改变有机分子3的活化能，所以本发明能够探测更少量的水分子，拓展了传统湿度探测器的探测极限，在湿度探测领域具有重要的应用前景。
在上述机制中，一方面氯化锂晶体吸收水分，改变了有机分子3周围的环境，从而改变有机分子3的活化能；另一方面，由于氯化锂晶体吸附了水中的电子，水分子分解出氢离子，改变了有机分子3周围的电场。两方面的作用加剧了有机分子3活化能的改变，更多地改变了有机分子3的活化能，更多地改变了源极1与漏极2之间的电导，所以本发明具有灵敏度高的优点。
更进一步地，氯化锂晶体的粒径为20纳米-100纳米、氯化锂晶体间的距离大于500纳米。小尺寸的氯化锂晶体有利于吸收更多的水分。在氯化锂晶体吸收水分后，相邻的氯化锂晶体与水的结合体不能够接触。否则，形成了电通路，就不能实现高灵敏度检测。
实施例2
在实施例1的基础上，如图2所示，氯化锂晶体设置在有机分子3的下面，氯化锂晶体间不接触。氯化锂晶体为条形。条形的方向垂直于源极1和漏极2的连线方向。也就是条形的方向垂直于纸面，条形的氯化锂晶体穿过有机分子3的下部。相邻条形氯化锂晶体间具有间隙。在氯化锂晶体下部设置绝缘多孔材料5。本实施例选用条形的氯化锂晶体，相当于增加了氯化锂晶体的尺寸或面积，这样有助于氯化锂晶体吸收更多的水分。但是，当在图2中的水平方向增加氯化锂晶体的尺寸时，氯化锂晶体吸收水分后，容易相邻的氯化锂晶体与水的结合体容易接触在一起，形成通路。本实施例应用条形氯化锂晶体不仅增加了氯化锂晶体的尺寸，而且吸水后，又不形成通路。在氯化锂晶体下部设置绝缘多孔材料5，有助于水分进入氯化锂晶体的底部，从而使得氯化锂晶体吸收更多的水分，从而更多地改变有机分子3的导电特性，更进一步提高灵敏度和探测极限。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于分子器件的湿度传感器，其特征在于，包括电绝缘层、源极、漏极、有机分子、吸水材料颗粒，所述源极、所述漏极、所述有机分子、所述吸水材料颗粒置于所述电绝缘层上，所述有机分子延伸于所述源极和所述漏极间，所述吸水材料颗粒置于所述有机分子的附近；使用时，所述吸水材料颗粒在待测环境中吸收水分，改变所述吸收材料颗粒的活化能，改变所述有机分子的导电特性，从而改变所述源极与所述漏极间的导电特性，通过该导电特性确定环境湿度。
2.如权利要求1所述的基于分子器件的湿度传感器，其特征在于：所述源极和所述漏极的材料为金或石墨烯。
3.如权利要求2所述的基于分子器件的湿度传感器，其特征在于：所述有机分子为十二烷基硫醇、蒽硫醇、辛二硫醇。
4.如权利要求1-3任一项所述的基于分子器件的湿度传感器，其特征在于：所述吸水材料颗粒为氯化锂晶体。
5.如权利要求4所述的基于分子器件的湿度传感器，其特征在于：所述氯化锂晶体的粒径为20纳米-100纳米、所述氯化锂晶体间的距离大于500纳米。
6.如权利要求4所述的基于分子器件的湿度传感器，其特征在于：所述氯化锂晶体设置在所述有机分子的下面，所述氯化锂晶体间不接触。
7.如权利要求6所述的基于分子器件的湿度传感器，其特征在于：所述氯化锂晶体为条形，条形的方向垂直于所述源极和所述漏极的连线方向。
8.如权利要求7所述的基于分子器件的湿度传感器，其特征在于：在所述氯化锂晶体下部设置绝缘多孔材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010431036.0A CN111413369A (zh) | 2020-05-20 | 2020-05-20 | 一种基于分子器件的湿度传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010431036.0A CN111413369A (zh) | 2020-05-20 | 2020-05-20 | 一种基于分子器件的湿度传感器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111413369A true CN111413369A (zh) | 2020-07-14 |
Family
ID=71492467
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010431036.0A Withdrawn CN111413369A (zh) | 2020-05-20 | 2020-05-20 | 一种基于分子器件的湿度传感器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111413369A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113311028A (zh) * | 2021-05-21 | 2021-08-27 | 西安交通大学 | 一种基于纸铝塑包装材料的柔性湿敏传感器 |
-
2020
- 2020-05-20 CN CN202010431036.0A patent/CN111413369A/zh not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113311028A (zh) * | 2021-05-21 | 2021-08-27 | 西安交通大学 | 一种基于纸铝塑包装材料的柔性湿敏传感器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhao et al. | Proton-conductive gas sensor: a new way to realize highly selective ammonia detection for analysis of exhaled human breath | |
| CN101685077B (zh) | 使用薄膜感测部件的化学传感器 | |
| Liu et al. | Humidity-activated ammonia sensor with excellent selectivity for exhaled breath analysis | |
| Ma et al. | Nitrogen-doped graphene as an excellent candidate for selective gas sensing | |
| Wei et al. | Recent progress in the ZnO nanostructure-based sensors | |
| KR20070098691A (ko) | 배터리 누출 검출 시스템 | |
| KR20120120151A (ko) | 미결정 셀레늄으로 이루어지는 가스 감수성 재료 및 그것을 이용한 가스 센서 | |
| Rigoni et al. | Humidity-enhanced sub-ppm sensitivity to ammonia of covalently functionalized single-wall carbon nanotube bundle layers | |
| JP2011506976A5 (zh) | ||
| US20020021117A1 (en) | Adsorbent activity characterization | |
| CN111413369A (zh) | 一种基于分子器件的湿度传感器 | |
| Recum et al. | Graphene-based chemiresistive gas sensors | |
| Li et al. | Changing the Blood Test: Accurate Determination of Mercury (II) in One Microliter of Blood Using Oriented ZnO Nanobelt Array Film Solution‐Gated Transistor Chips | |
| Ali et al. | Solid-state gas sensors: sensing mechanisms and materials | |
| CN105092843B (zh) | 一种Pt-二氧化锰/四氧化三铁胰腺癌标志物的生物传感器的制备方法及应用 | |
| Su et al. | Humidity sensing and electrical properties of Na-and K-montmorillonite | |
| Gerasimov | Graphene-based gas sensors | |
| CN111537573A (zh) | 一种基于微带天线的湿度传感器 | |
| CN111537473A (zh) | 一种表面等离激元增强的分子器件气体传感器 | |
| CN209946061U (zh) | 一种用于gis特征气体检测的石墨烯基传感器 | |
| Sedlak et al. | Noise in amperometric NO2 sensor | |
| KR101252232B1 (ko) | 전기장을 이용한 가스센서, 이의 제조방법 및 이를 이용한 가스센싱방법 | |
| CN106645300A (zh) | 一种固体表面盐分含量测定传感器 | |
| CN112782089A (zh) | 一种基于光声效应的气体传感器 | |
| CN205786429U (zh) | 一种全固态型高温气体传感器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20200714 |