研究人員開發(fā)出化學(xué)氣體傳感器陣列的建模和設(shè)計

　　據(jù)悉，近日，Volgenau工學(xué)院電氣與計算機(jī)工程教授李奇亮和Mason博士生正在使用多元回歸分析進(jìn)行氣體傳感器陣列的建模、仿真、計算和設(shè)計。他們的目標(biāo)是提供一種有效的模擬技術(shù)來設(shè)計高性能的氣體傳感器和傳感器陣列。

　　李奇亮將領(lǐng)導(dǎo)該項目的研究活動，他將負(fù)責(zé)氣體傳感器設(shè)備和陣列的建模和設(shè)計，為研究生提供設(shè)備模型模擬和優(yōu)化方面的建議。博士生（TBD）將致力于氣體傳感器的建模與仿真，學(xué)生將設(shè)計傳感器裝置的結(jié)構(gòu)和電氣特性，他們還將模擬和優(yōu)化傳感器陣列設(shè)計。

　　該項目的工作將包括兩個任務(wù)。首先，研究人員將對傳感器表面上氣體分子的物理吸附和化學(xué)吸附進(jìn)行建模。在實際環(huán)境中，化學(xué)傳感器通常會對目標(biāo)化學(xué)物質(zhì)和環(huán)境的復(fù)雜影響產(chǎn)生電化學(xué)或光電響應(yīng)。因此，對于研究人員而言，識別目標(biāo)化學(xué)物質(zhì)對周圍環(huán)境和大氣的干擾至關(guān)重要。因此，應(yīng)精確模擬目標(biāo)氣體分子在不同傳感器表面上的物理吸附和化學(xué)吸附。

　　對于這一步驟，研究人員將應(yīng)用第一原理計算和密度泛函理論（DFT）對吸收過程的影響及其對載流子密度、能帶結(jié)構(gòu)、表面電勢和傳感材料和設(shè)備的其他電化學(xué)性質(zhì)的影響進(jìn)行建模。第一原理計算是一種基于量子力學(xué)原理直接從基本物理量（例如質(zhì)量和電荷）計算物理性質(zhì)的方法；密度泛函理論是一種計算量子力學(xué)建模方法，用于研究多體系統(tǒng)（尤其是原子、分子和凝聚相）的電子結(jié)構(gòu)。

　　對于吸收過程建模，將探索和分類氣體分子的詳細(xì)信息，包括分子結(jié)構(gòu)、極化、磁矩和電荷分布及其影響，以協(xié)助傳感器設(shè)備和陣列的設(shè)計。

　　其次，他們將對環(huán)境變量的影響進(jìn)行建模。溫度、濕度、氧氣和其他氣體的變化會對感應(yīng)產(chǎn)生重大影響，因此應(yīng)精確計算其影響。對于本部分研究，將通過以下兩種方法研究環(huán)境對傳感的影響：模擬環(huán)境因素如何影響氣體分子與傳感器之間的相互作用、分析氣體吸收對噪聲譜的影響。