容“纳”精彩,见“微”知著 | “纳米传感材料与器件”NML线上学术论坛成功举办!

2022年4月9日下午,《纳微快报(英文)》(Nano-Micro Letters, NML)编辑部举办了“纳米传感材料与器件”线上学术论坛。

传感材料和传感机制上的创新对提升传感性能和拓展传感功能具有重要的科学意义。传感器件的传感性能很大程度上取决于传感材料的化学成分、表面修饰、传感层微观结构和形貌等因素。微型化、智能化、便携性、高灵敏化、多功能化是传感器件的发展趋势,提升微功耗、低成本、高可靠性等参数指标成为近年来的主要研究方向。而纳米科技的发展为传感领域的深入开发与应用带来了新的机遇,成为近年来的研究热点。

本次论坛由NML期刊主编、上海交通大学电子信息与电气工程学院微纳电子学系张亚非教授和NML期刊副主编、上海交通大学电子信息与电气工程学院微纳电子学系杨志教授召集并主持。兰州大学张浩力教授、中科院半导体所沈国震研究员、复旦大学周鹏教授、上海大学徐甲强教授、香港科技大学范智勇教授、苏州大学孙旭辉教授、吉林大学张彤教授以及日本京都大学姚明水特定研究员在论坛中作精彩报告。会议期间2.2万多人在线参会,并踊跃提问交流,特邀报告人进行了细致解答。

主编张亚非教授简单回顾了《纳微快报(英文)》(Nano-Micro Letters)创刊12年来的历程,简述了纳微科技在未来科技发展中的重要地位,强调了纳米传感材料与器件在科技发展中的重要性和前景,也表达了创办专业一流期刊的初心,并题诗一首:“微纳无限,科技承刊,汇籍巨建,虎踞龙盘;邃论博选,载道群贤,丹牌基奠,红楼蓝天” 。

张浩力教授作题为“单分子尺度电学器件的构筑与化学反应监控”的报告。报告通俗易懂地阐述了“分子电子学”的概念,表明单分子电学器件在“后摩尔时代”代替传统硅基半导体元件组装逻辑电路的应用潜力。同时介绍了单分子器件研究的进展与近期的有趣发现,探讨了单分子器件研究的未来走向。报告了通过设计新的有机功能分子,构筑基于单个有机分子尺度的电学器件,探究分子器件中的电荷传输规律,尝试在单分子尺度跟踪电场调控化学反应的研究成果。

沈国震研究员作题为“基于低维纳米结构的柔性传感器研究”的报告。报告指出视觉是人体最重要的器官之一,在人类所获得信息中,超过80%来自视觉,因此模拟人体视觉,开发高性能光电传感器具有重要的科学意义和应用价值,半导体纳米结构以其特有的物理化学性质,是研制高性能柔性光电探测器的理想材料之一。介绍了研究团队在基于低维半导体纳米结构,特别是一维纳米结构的柔性光电传感器方面的一些研究进展。

周鹏教授作题为“The Road for 2D Semiconductor in Silicon Age”的报告。介绍了二维材料具有独特的特性,包括无悬垂键面、原子级厚度、丰富的可调能带、优良的光学静电性能等,具有增强门控、减少泄漏、提高能量和面积效率、实现“感—存—算”一体化的潜力,是解决硅基集成电路性能瓶颈的有效途径。创造性地提出了建立“硅风洞”(wind tunnel)和“曲率飞行”(wrap drive)的研究思路,讨论了二维材料和硅集成电路融合的路线图,包括缓解硅集成电路所面临的问题,从二维材料应用于门全能、存储和逻辑晶体管,创建了一个一体化的传感、存储和计算系统。最后,展望了二维材料与硅集成电路在大规模应用中融合所面临的挑战和有前景的路径。

徐甲强教授作题为“低功耗高性能MEMS气体传感器”的报告。报告介绍了半导体气体传感器的概念、分类和气敏机理,梳理了MEMS气体传感器的市场发展态势与研究现状。最后,徐教授介绍了课题组在MEMS气体传感器材料设计和敏感机理研究方面取得的研究进展,包括基于原子层沉积技术的一体化MEMS气敏薄膜制备与涂覆法气敏薄膜制备,实现了低功耗和高性能的气体传感器。

范智勇教授作题为“基于三维微纳结构的光电与化学传感器件和系统”的报告。报告指出微纳结构半导体材料有许多特殊和有趣的特性,如尺寸限域效应,可以广泛地用来构建各种新型光电和化学传感器件,同时也指出多空氧化铝是一种近乎完美的纳米光电基底材料。范教授总结了课题组利用三维微纳多孔模板构建仿生光电检测器件方面的工作,特别是新型的仿生视网膜及球形仿生电子眼。还介绍了基于纳米结构的化学传感器阵列以及高性能的智能电子鼻,该系统通过集成多种微纳气敏材料构成传感器阵列,可以实现高灵敏度的气体检测和识别,以满足智能家居、智能建筑和智能城市中分布式环境监控的迫切需求。

孙旭辉教授作题为“Self-Driven Triboelectric Pressure Sensors”的报告。孙教授指出基于摩擦电纳米发电机的新一代自供电压力传感器在功耗和潜在性能方面具有无可比拟的优势。基于摩擦带电和静电感应的耦合效应,通过分析电输出信号,可以获得机械输入的信息,如幅度和频率。报告系统地介绍了自供电摩擦电压力传感器在材料、结构和应用方面的主要进展。综合分析了压力传感性能优化的理论基础、影响机理和途径。总结了摩擦电压力传感器在不同压力范围和工作频率下的典型应用。并对自供电摩擦电压力传感器的发展前景进行了展望。

张彤教授作题为“金属氧化物半导体气敏材料的设计策略及构效关系研究”的报告。报告指出金属氧化物半导体气体传感器的性能十分依赖气敏材料的特性,氧化物半导体阳离子种类繁多、价态多变,以及多样化的微纳结构,为气体传感器性能的调控提供了多种可能。结合近些年来的研究成果,张教授详细介绍了氧化物半导体气敏材料设计的一些规律,总结了不同维度的核壳结构和异质结微纳结构的气敏材料的设计原则以及暴露高能晶面气敏材料的构筑原则等,同时提出了金属氧化物半导体气体传感器面临的问题和挑战。

姚明水特定研究员作题为“半导体软孔界面化学:晶态多孔纳米颗粒共生与复合界面调控”的报告。围绕多孔表/界面中的物质与电荷传递等关键科学问题,介绍了多年来关于软孔晶体与薄膜的制备、气体吸脱附机理与半导体电学器件表征的工作,讨论了半导体器件尤其是气敏元件涉及的软孔界面化学:1)界面协同:首次利用软孔晶体薄膜的分离和催化特性与传统金属氧化物半导体复合,突破化学电阻传感器在选择性差和工作温度高方面的瓶颈;2)界面外延与功能级联:首次通过“逐层外延”制膜法,解决了多孔导电材料制膜速度慢、薄膜取向差和表面粗糙等难题, 并进一步和范德华力转印技术组合制备级联功能的MOF-on-MOF异质结薄膜;3)竞争配位:制备出首例双活性配体二维π共轭体系软孔导电配位聚合物;4)同步辐射工况池(operando)原位表征分子尺度上的软孔界面。

作为NML系列学术论坛专场,本场会议依然备受瞩目,2.2万名观众在线观看了论坛直播,新的思想与成果得到了充分的展示和交流。论坛的成功举办为纳米传感领域相关科研工作者和企业提供了丰富的学术盛宴。

关于我们

Nano-Micro Letters《纳微快报(英文)》是上海交通大学主办、Springer Nature合作开放获取(open-access)出版的学术期刊,主要报道纳米/微米尺度相关的高水平文章(research article, review, communication, perspective, etc),包括微纳米材料与结构的合成表征与性能及其在能源、催化、环境、传感、电磁波吸收与屏蔽、生物医学等领域的应用研究。已被SCI、EI、PubMed、SCOPUS等数据库收录,2020JCR影响因子达16.419,学科排名Q1区前10%,中科院期刊分区1区TOP期刊。多次荣获“中国最具国际影响力学术期刊”、“中国高校杰出科技期刊”、“上海市精品科技期刊”等荣誉,2021年荣获“中国出版政府奖期刊奖提名奖”。欢迎关注和投稿。

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