近日，东南大学材料科学与工程学院陶立教授、电子科学与工程学院吴俊教授团队实现了基于二维硒化铂（PtSe2）的无线可穿戴气体监测电路并研究了其独特的应变增强效应。相关研究成果以“2D PtSe2 Enabled Wireless Wearable Gas Monitoring Circuits with Distinctive Strain-Enhanced Performance”在线发表于国际著名学术期刊《ACS Nano》。随着下一代可穿戴技术的发展，柔性电子器件被设计成多种样式以满足各种监测场景的需要。柔性晶体管或传感器通常附着在皮肤表面或嵌入到穿戴式配件中，伴随着不稳定的界面状态和应变场，其与刚性基板上具有相同材料和结构的器件相比，通常会受到应变引起的性能衰减。基于上述现状，陶立课题组发现应变在二维PtSe2对氨气的吸附过程中扮演了不同寻常的积极作用，并通过应变的原位施加在柔性PtSe2传感器中实现了灵敏度的线性调控和检测极限的突破。阐释了层状PtSe2中三种具有不同应力敏感度的吸附位点，并指出水平晶格应变更有助于降低吸收能量和提高电荷转移密度，从而提高传感性能。此外，团队展示了首个基于二维PtSe2的无线可穿戴集成电路，其可以实现实时的气体传感数据采集和处理，并通过蓝牙模块传输到用户终端。该电路具有宽探测范围，最大灵敏度值为0.026 V·ppm-1，能耗低于2 mW。该论文第一作者为东南大学材料科学与工程学院博士王哲涵和景旭，陶立教授和吴俊教授为共同通讯作者，东南大学为唯一通讯单位。这是课题组在ACS Nano发表的第10篇研究成果。
此外，陶立教授、朱蓓蓓老师和机械学院沙菁㛃教授团队通过多尺度电声解耦实现大面积二维锑化铋热电性能的增强。相关研究成果以“Large-area 2D Bismuth Antimonide with Enhanced Thermoelectric Property via Multiscale Electron-Phonon Decoupling ”在线发表于国际著名学术期刊《Materials Horizons》。团队针对提升现有二维热电材料能量转换效率和输出功率的挑战，通过元素掺杂及微纳形貌调控对二维锑化铋进行原子尺度、纳米尺度、微米尺度的多级界面调控，实现电声解耦。原子级、纳米级界面大幅散射多频段声子，降低热导率；微米级界面选择性通过了高能量电子，提升塞贝克系数。多级界面的设计在实现超低热导率的同时，保持了高电导率，实现电声解耦，热电性能提升4倍以上。研究结果表明，在二维热电材料中的多级界面设计，有望利用其提升高密度集成电路温控灵敏度以及自供电的能效。该论文第一作者为东南大学材料科学与工程学院硕士赵晗柳、薛雨欣和机械学院博士赵宇，陶立教授、朱蓓蓓老师、沙菁㛃教授为共同通讯作者，东南大学为唯一通讯单位。
陶立教授课题长期从事二维电子信息材料与可穿戴数字/模拟器件及其微系统和纳米工程技术研究，相关工作得到了国家重点研发计划课题、国家自然科学基金重大研究计划培育项目、国家和省级人才计划项目等重要科研任务支持。
论文链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c01582
https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2023/MH/D2MH01226J#divRelatedContent&articles
