纳米材料用于传感应用的光依赖原子簇

在现在发表在NatureAsiaMaterials上的一份新报告中，KenshiHarada和和法国的材料科学和分析科学团队组成了一种新的环境传感装置，探索了八面体钼金属(Mo6)的光电离子-电子现象簇。该团队构建了这些纳米材料或原子簇，其中金属原子与伴随的非金属原子相互结合。他们通过添加功能性物质来改变材料的性能以用于各种应用。在这项工作中，Harada等人。开发了由氧化铟锡制成的透明薄膜，在其上沉积了六钼原子团簇来研究薄膜电性能对湿度和温度的依赖性，并了解它们的电导率如何随着光照条件的变化而变化。这种创新材料可用作大气传感器。

材料工程设计新的纳米材料

金属、半导体、陶瓷和聚合物都产生了具有开发新技术潜力的功能材料。转换能量的材料可广泛用于日常情况，研究人员旨在为设备赋予更先进的特性，包括压电、热电、气体传感器和光电二极管，以实现可持续的功能。多功能材料开发与设备小型化相结合，可以使用单一产品来扩展传感和照明领域的应用。原田等人。专注于金属原子簇被认为是纳米材料的多功能构建块，以设计新的智能设备。他们研究了电子特性的温度依赖性通过电泳沉积制备的半透明钼金属簇，以及光照射下材料的导电性能。然后使用质谱法，他们确定了金属簇的化学成分并描述了电子特性，以了解光照射对电子和离子特性的影响。

原田等人。首先使用扫描电子显微镜对表面膜进行了表征。接下来，他们量化了离子迁移谱-质谱，以支持电泳沉积过程中离子交换的假设。根据结果​​，离子迁移谱展示了这些配体交换反应如何不会显着影响钼簇的几何形状。他们接下来研究了钼簇膜内导电期间的温度和湿度依赖性，并表明簇膜的电子电阻与温度有关。随着温度升高，电子电阻降低。研究小组接下来观察了以不同沉积时间制备的钼簇薄膜的相似活化能，以表明电子特性如何不受薄膜厚度的影响。原田等人。还考虑了簇膜在不同相对湿度下的阻抗谱，表明随着相对湿度的降低，电子电阻增加。

钼簇膜的弛豫频率依赖性和其他特性。

原田等人。接下来观察团簇膜的电导率，这通常取决于电泳沉积过程中水解反应产生的水合氢离子(H3O+)和氢氧根离子(OH-)的数量。电极周围pH值的局部改变是电泳沉积过程中的一个重要因素，该团队使用水合氢离子来中和钼簇阴离子并产生额外的簇，具有潜在稳定和中和的成分。科学家接下来研究了光照射下钼簇膜的电子特性，他们通过直流测量对其进行了表征。他们注意到通过电荷载流子在空间局部状态之间的不相干跃迁进行的电传导.研究小组在直流电下通过紫外线、红色和蓝色LED灯照射下，观察了簇膜局部电子特性的变化。在每种情况下，从开始施加直流电压起经过270秒的时间后，他们仅进行了30秒的光照射。原田等人。还测量了在紫外线、蓝光和红光照射下簇膜的阻抗。在感兴趣的条件下，光子通量密度相似。当样品用紫外线和蓝光照射时，注意到阻抗增加，而观察到红光没有显着变化。

外表

该团队从结果中进一步开发了薄膜中钼簇的示意图结构，并进行了多次实验，这些实验显示了可重现的现象，这些现象被证明是可逆的。例如，Harida等人。平衡一小时后，可以将减少的光照射恢复到初始状态。由于钼簇显示出光催化性能，因此膜中所含的水分子和/或水合氢离子在光反应中分解，从而降低了离子电导率。进一步的研究还显示了分子结构如何基层自然会导致本征半导体行为。基于这些实验，KenshiHarada及其同事强调了湿度、辐照光强度和辐照波长对钼簇薄膜电子特性的依赖性。该团队确定了钼簇最有利的特性，包括大斯托克斯位移、长寿命和高红色发光效率，以展示电泳沉积膜如何形成一种有前途的多功能设备来感应湿度和紫外线。

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