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二维过渡金属二硫化物（XS<sub>2</sub>，X = Mo/W）上的自由基气体：用于高效氮氧化物传感器的稳健半金属性

DOI：10.3762/bjnano.9.156 期刊：Beilstein Journal of Nanotechnology 出版年份：2018 更新时间：2025-09-04 15:30:14
摘要： 单分子气体的检测极具挑战性，因为这需要具有超高灵敏度的传感器。通过密度泛函理论计算，我们证明顺磁性未成对自由基气体（一氧化氮NO）在单层XS2（X=Mo、W）上的吸附能引发材料从半导体到半金属的转变。具体而言，吸附NO的单层XS2（X=Mo、W）在一个自旋通道中呈现金属特性，而在另一个自旋方向上则表现为半导体特性。这种半金属性质稳定且不受NO浓度影响。相比之下，吸附二氧化氮等其他自由基气体后未观察到半金属特征。过渡金属硫化物在吸附NO后电子特性的独特变化，凸显了通过实验测量自旋分辨透射来区分NO与其他气体的有效策略。我们的研究结果还表明，XS2（X=Mo、W）纳米片可作为极具前景的纳米级NO传感器。
作者： Chunmei Zhang，Yalong Jiao，Fengxian Ma，Sri Kasi Matta，Steven Bottle，Aijun Du
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究顺磁性未配对自由基气体（一氧化氮，NO）在单层XS?（X = Mo、W）上的吸附作用，以触发从半导体到半金属的转变，从而实现高效氮氧化物传感器。

研究成果

单层XS2（X = Mo，W）在气体物理吸附于表面后表现出半金属性，从而能够选择性检测NO。该特性稳定且与NO浓度无关，使得XS2（X = Mo，W）纳米片成为纳米级NO传感器的有前途的候选材料。通过测量自旋分辨透射来检测气体分子的策略是适用且有前景的。

研究不足

该研究基于密度泛函理论的理论计算，而XS2（X = Mo, W）纳米片作为NO传感器的实际应用需经实验验证。半金属性在不同环境条件（如温度和湿度）下的稳健性有待进一步研究。

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