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。