Cảm biến khí nano

Một số cảm biến khí có độ nhạy cao trên cơ sở vật liệu nano ôxít kim loại bán dẫn và tổ hợp nano các-bon bằng công nghệ vi điện tử

Những chiếc “mũi điện tử” nano siêu nhạy do nhóm GS.TS. Nguyễn Đức Chiến phát triển, nền tảng cho các hệ thống cảnh báo sớm rò rỉ khí gas và khí độc, bảo vệ an toàn cộng đồng.

Giải thưởng Nhà nước2022

Bài báo ISI96

Trích dẫn Scopushơn 3.500

Lễ trao Giải thưởng Nhà nước về Khoa học và Công nghệ cho cụm công trình cảm biến khí nano — Cụm công trình nhận Giải thưởng Nhà nước về Khoa học và Công nghệ năm 2022

Tổng quan

Cụm công trình “Nghiên cứu chế tạo một số cảm biến khí có độ nhạy cao trên cơ sở vật liệu nano ôxít kim loại bán dẫn và tổ hợp nano các-bon bằng công nghệ vi điện tử” nhận Giải thưởng Nhà nước về Khoa học và Công nghệ năm 2022.

Cảm biến khí đóng vai trò như một chiếc “mũi điện tử”, chuyển tương tác hóa học giữa phân tử khí và bề mặt vật liệu thành tín hiệu điện đo được. Nhóm nghiên cứu hướng tới khắc phục các hạn chế của cảm biến thương mại truyền thống: kích thước lớn, tiêu tốn năng lượng, phản hồi chậm và kém nhạy với khí độc ở mức phần triệu (ppm).

Nhóm tác giả: GS.TS. Nguyễn Đức Chiến cùng 10 đồng tác giả: GS.TS. Nguyễn Văn Hiếu, GS.TS. Nguyễn Đức Hòa, PGS.TS. Nguyễn Văn Quy, PGS.TS. Nguyễn Văn Duy, PGS.TS. Nguyễn Hữu Lâm, PGS.TS. Đặng Đức Vượng, PGS.TS. Đặng Thanh Lê, PGS.TS. Vũ Xuân Hiền, TS. Nguyễn Văn Toán, TS. Chử Mạnh Hưng.

Công nghệ lõi

Vật liệu nano

khai thác hiệu ứng lượng tử kích thước và hiệu ứng bề mặt; diện tích bề mặt rất lớn tạo nhiều vị trí hoạt tính cho phân tử khí.

Tiếp xúc nano dị thể

thuộc nhóm tiên phong thế giới về tiếp xúc giữa dây nano ôxít kim loại (1D) và màng graphene (2D), tăng tốc độ truyền hạt tải điện và độ nhạy khí.

Vi điện tử

tích hợp dây nano bán dẫn trực tiếp lên chip silic; làm chủ quy trình chế tạo vật liệu, đóng gói và đo đạc linh kiện.

Tự đốt nóng cục bộ

công suất tiêu thụ cực thấp, nhỏ hơn cả các cảm biến thương mại cao cấp.

Phương pháp chế tạo

phún xạ, lắng đọng pha hơi hóa học (CVD) kết hợp công nghệ vi điện tử.

Chế tạo mẫu trong phòng sạch tại Viện ITIMS

Cảm biến tiêu biểu và ứng dụng

SnO₂/Pt

màng SnO₂ dày 40 nm phủ đảo xúc tác Pt dày 10 nm trên đế silic, phát hiện khí H₂ ở nồng độ vài ppm với thời gian đáp ứng nhanh.

WO₃ biến tính

màng mỏng WO₃ biến tính bởi xúc tác ôxít kim loại, nhận biết SO₂ và CH₄.

Lõi-vỏ SnO₂/WO₃

dây nano SnO₂ chế tạo bằng CVD được bọc màng WO₃, độ nhạy vượt trội và ổn định khi đo H₂S.

Hệ đa cảm biến

nhận biết và phân tích đồng thời nhiều loại khí như H₂, CH₄, NH₃, SO₂, LPG và H₂S, tiền đề cho “mũi điện tử” thông minh.

Ứng dụng

hệ thống cảnh báo cháy sớm, thiết bị báo rò rỉ khí gas gia đình, trạm quan trắc ô nhiễm không khí.

Các thiết bị đo khí sử dụng chip cảm biến nano

Thành tựu

Giải thưởng

Giải thưởng Nhà nước về Khoa học và Công nghệ năm 2022.

Công bố

96 bài báo trên các tạp chí quốc tế thuộc hệ thống ISI; 2 sách chuyên khảo trong nước; 1 chương sách chuyên khảo quốc tế.

Trích dẫn

hơn 3.500 lượt theo Scopus (tính đến năm 2022), trung bình khoảng 35 lượt mỗi bài báo.

Đào tạo

nhiều thế hệ học viên cao học, nghiên cứu sinh trưởng thành, hình thành trường phái nghiên cứu cảm biến khí nano của Việt Nam.

Bài viết

“Mũi điện tử” nano Bách khoa - Lời giải khoa học cho sự an toàn cộng đồng

Văn bằng bảo hộ và giấy chứng nhận hiệu chuẩn