納米材料用于傳感應用的光依賴原子簇

在現在發表在NatureAsiaMaterials上的一份新報告中，KenshiHarada和和法國的材料科學和分析科學團隊組成了一種新的環境傳感裝置，探索了八面體鉬金屬(Mo6)的光電離子-電子現象簇。該團隊構建了這些納米材料或原子簇，其中金屬原子與伴隨的非金屬原子相互結合。他們通過添加功能性物質來改變材料的性能以用于各種應用。在這項工作中，Harada等人。開發了由氧化銦錫制成的透明薄膜，在其上沉積了六鉬原子團簇來研究薄膜電性能對濕度和溫度的依賴性，并了解它們的電導率如何隨著光照條件的變化而變化。這種創新材料可用作大氣傳感器。

材料工程設計新的納米材料

金屬、半導體、陶瓷和聚合物都產生了具有開發新技術潛力的功能材料。轉換能量的材料可廣泛用于日常情況，研究人員旨在為設備賦予更先進的特性，包括壓電、熱電、氣體傳感器和光電二極管，以實現可持續的功能。多功能材料開發與設備小型化相結合，可以使用單一產品來擴展傳感和照明領域的應用。原田等人。專注于金屬原子簇被認為是納米材料的多功能構建塊，以設計新的智能設備。他們研究了電子特性的溫度依賴性通過電泳沉積制備的半透明鉬金屬簇，以及光照射下材料的導電性能。然后使用質譜法，他們確定了金屬簇的化學成分并描述了電子特性，以了解光照射對電子和離子特性的影響。

原田等人。首先使用掃描電子顯微鏡對表面膜進行了表征。接下來，他們量化了離子遷移譜-質譜，以支持電泳沉積過程中離子交換的假設。根據結果??，離子遷移譜展示了這些配體交換反應如何不會顯著影響鉬簇的幾何形狀。他們接下來研究了鉬簇膜內導電期間的溫度和濕度依賴性，并表明簇膜的電子電阻與溫度有關。隨著溫度升高，電子電阻降低。研究小組接下來觀察了以不同沉積時間制備的鉬簇薄膜的相似活化能，以表明電子特性如何不受薄膜厚度的影響。原田等人。還考慮了簇膜在不同相對濕度下的阻抗譜，表明隨著相對濕度的降低，電子電阻增加。

鉬簇膜的弛豫頻率依賴性和其他特性。

原田等人。接下來觀察團簇膜的電導率，這通常取決于電泳沉積過程中水解反應產生的水合氫離子(H3O+)和氫氧根離子(OH-)的數量。電極周圍pH值的局部改變是電泳沉積過程中的一個重要因素，該團隊使用水合氫離子來中和鉬簇陰離子并產生額外的簇，具有潛在穩定和中和的成分。科學家接下來研究了光照射下鉬簇膜的電子特性，他們通過直流測量對其進行了表征。他們注意到通過電荷載流子在空間局部狀態之間的不相干躍遷進行的電傳導.研究小組在直流電下通過紫外線、紅色和藍色LED燈照射下，觀察了簇膜局部電子特性的變化。在每種情況下，從開始施加直流電壓起經過270秒的時間后，他們僅進行了30秒的光照射。原田等人。還測量了在紫外線、藍光和紅光照射下簇膜的阻抗。在感興趣的條件下，光子通量密度相似。當樣品用紫外線和藍光照射時，注意到阻抗增加，而觀察到紅光沒有顯著變化。

外表

該團隊從結果中進一步開發了薄膜中鉬簇的示意圖結構，并進行了多次實驗，這些實驗顯示了可重現的現象，這些現象被證明是可逆的。例如，Harida等人。平衡一小時后，可以將減少的光照射恢復到初始狀態。由于鉬簇顯示出光催化性能，因此膜中所含的水分子和/或水合氫離子在光反應中分解，從而降低了離子電導率。進一步的研究還顯示了分子結構如何基層自然會導致本征半導體行為。基于這些實驗，KenshiHarada及其同事強調了濕度、輻照光強度和輻照波長對鉬簇薄膜電子特性的依賴性。該團隊確定了鉬簇最有利的特性，包括大斯托克斯位移、長壽命和高紅色發光效率，以展示電泳沉積膜如何形成一種有前途的多功能設備來感應濕度和紫外線。