芯片上印刷的“电子鼻”

世界上迅速增长的领域物联网和先进的医学诊断需要小型、经济高效、低功耗但相当敏感的选择性气体分析系统，如所谓的“电子鼻”。这些系统可用于人体呼吸的无创诊断，如诊断慢性阻塞性肺疾病(慢性阻塞性肺病)Skoltech还设计了一个紧凑的传感器系统。其中一些传感器的工作原理非常类似于实际的鼻子——比如说，你的鼻子——通过使用不同的传感器传感器检测气体化合物的复杂信号。

制造这些传感器的一种方法是采用附加制造技术，这种技术已经获得了足够的功率和精度，可以生产出最复杂的设备。斯科尔特科技公司的高级研究科学家费多罗夫、阿尔伯特·纳西布林教授、研究科学家德米特里·鲁帕索夫及其合作者由p将八种不同金属氧化物的纳米晶薄膜打印到多电极芯片上（它们是锰、铈、锆、锌、铬、钴、锡和钛）。Skoltech团队提出了这个项目的想法。

“在这项工作中，我们使用了微型绘图仪打印和真溶液墨水。有几件事使它很有价值。首先，打印分辨率接近芯片上电极之间的距离，这是为了更方便的测量而优化的。我们证明了这些技术是兼容的。其次，我们设法使用了几种不同的氧化物s、 使更多的正交信号从芯片中产生，从而提高选择性。我们还可以推测，这项技术是可重复的，易于在工业上实施，以获得具有类似特性的芯片，这对“电子鼻”行业非常重要，”费多洛夫解释说。

在随后的实验中，这个“鼻子”能够嗅出不同酒精蒸气(甲醇、乙醇、异丙醇和正丁醇)之间的差别，这些气体在空气中浓度很低时，化学性质非常相似，很难区分。由于甲醇具有极高的毒性，在饮料中检测它并区分甲醇和乙醇可以挽救生命。为了处理数据，该团队使用线性判别分析(LDA)， a模式识别算法，但其他机器学习算法也可用于此任务。

到目前为止，该设备在200-400摄氏度的高温下工作。尽管如此，研究人员相信新的准2d材料例如MXenes，石墨烯，等等，都可以用来增加阵列的灵敏度，并最终使其在室温下工作。该团队将继续朝着这个方向努力，优化所用材料以降低能耗。

这篇论文发表在《华尔街日报》上应用材料界面.