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研究人员开发出化学气体传感器阵列的建模和设计

2022-01-10 来源:深圳机械信息网

研究人员开发出化学气体传感器阵列的建模和设计

据悉,近日,Volgenau工学院电气与计算机工程教授李奇亮和Mason博士生正在使用多元回归分析进行气体传感器阵列的建模、仿真、计算和设计。他们的目标是提供一种有效的模拟技术来设计高性能的气体传感器和传感器阵列。

李奇亮将领导该项目的研究活动,他将负责气体传感器设备和阵列的建模和设计,为研究生提供设备模型模拟和优化方面的建议。博士生(TBD)将致力于气体传感器的建模与仿真,学生将设计传感器装置的结构和电气特性,他们还将模拟和优化传感器阵列设计。

该项目的工作将包括两个任务。首先,研究人员将对传感器表面上气体分子的物理吸附和化学吸附进行建模。在实际环境中,化学传感器通常会对目标化学物质和环境的复杂影响产生电化学或光电响应。因此,对于研究人员而言,识别目标化学物质对周围环境和大气的干扰至关重要。因此,应精确模拟目标气体分子在不同传感器表面上的物理吸附和化学吸附。

对于这一步骤,研究人员将应用第一原理计算和密度泛函理论(DFT)对吸收过程的影响及其对载流子密度、能带结构、表面电势和传感材料和设备的其他电化学性质的影响进行建模。第一原理计算是一种基于量子力学原理直接从基本物理量(例如质量和电荷)计算物理性质的方法;密度泛函理论是一种计算量子力学建模方法,用于研究多体系统(尤其是原子、分子和凝聚相)的电子结构。

对于吸收过程建模,将探索和分类气体分子的详细信息,包括分子结构、极化、磁矩和电荷分布及其影响,以协助传感器设备和阵列的设计。

其次,他们将对环境变量的影响进行建模。温度、湿度、氧气和其他气体的变化会对感应产生重大影响,因此应精确计算其影响。对于本部分研究,将通过以下两种方法研究环境对传感的影响:模拟环境因素如何影响气体分子与传感器之间的相互作用、分析气体吸收对噪声谱的影响。

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