图片：Bezdek Group/苏黎世联邦理工学院
氧气在生命和各种化学过程中都扮演着至关重要的角色，因此，在众多工业和医疗应用中，氧气的精确测量至关重要。苏黎世联邦理工学院 (ETH Zurich) 的研究团队在该领域取得了最新进展。由 Máté Bezdek 教授领导的团队开发了一种新型光激活高性能氧气传感器。该传感器旨在高效运行于环境监测领域，而环境监测领域对精确的氧气测量日益依赖。
在发表于《先进科学》（Advanced Science）杂志的一项研究中，Bezdek 及其同事介绍了一种传感器，它能够精确检测复杂混合气体中的氧气，同时保持现场部署所需的性能。Bezdek 表示：“与其他气体不同，氧气会阻碍激活传感器中的电荷转移，从而改变其电阻。” 这体现了该传感器反应中采用的创新机制。这是通过一种光敏剂实现的，当光敏剂暴露于绿光下时，会促进电子转移到由二氧化钛和碳纳米管制成的复合材料上，从而激活该材料，增强其对氧气的灵敏度。
现有氧气测量技术面临的主要挑战之一是其尺寸、功耗和成本，这通常使其不适用于移动应用或持续户外使用。新型传感器解决了这些问题，其灵敏度高，能够在百万个气体颗粒中检测氧气，同时还能抵抗湿气和其他干扰气体的影响。该研究的第一作者、博士生 Lionel Wettstein 指出，传统方法通常会为了其他性能标准而牺牲高灵敏度，而这项新技术旨在有效地平衡这些性能标准。
Bezdek 的团队正在积极寻求产业合作伙伴，以推进其专利传感器技术的开发。预计用于测量混合气体中氧气的耐用可靠传感器的年市场规模约为 1.4 亿美元。此外，研究人员正在探索其传感器材料在检测其他环境重要气体方面的潜力，尤其是氮基污染物，这些污染物已知会导致农业环境中过度施肥及其后续污染。Bezdek 强调，需要“能够精准施肥的传感器”，以减轻农业的生态足迹。
该研究团队的传感器采用模块化设计，易于进一步修改。通过改变传感器材料的化学成分，该团队希望扩展其检测能力，使其能够检测环境空间中的各种目标分子。
该传感器的实际应用范围广泛，从分析汽车尾气到监测湖泊、河流和土壤等生态系统，其引入可以为实时环境评估提供有效的工具。Wettstein 指出：“这些生态系统中的氧气含量是生态健康的重要指标”，这表明该传感器在环境保护工作中具有潜在的重要意义。
这项广泛的研究表明氧气检测领域向前迈出了可喜的一步，其意义在于可以增强我们对环境健康的理解并支持可持续的技术进步。
