2025-11-03 11:07:33 [编辑：Akwan]
近日，韩国科学技术院（KAIST）携手高丽大学、韩国基础科学研究院及中央大学的研究团队宣布，开发出一种新型光激活化学电阻式气体传感技术，将导电型金属有机框架材料（conductive Metal–Organic Framework（cMOF）)与Micro LED结合，成功实现了在室温下进行高灵敏度、低功耗的气体检测。
研究团队表示，这项最新成果为新一代智能“电子鼻”（e-nose）传感系统奠定了基础。相关研究成果已在学术期刊《Nature》上发表。
超低功耗Micro LED气体传感器上方集成二维导电型金属有机框架（cMOF）层的结构，该装置同时可作为气体传感器和电子鼻（e-nose）使用。(图片来源：Nature)
研究人员指出，导电型金属有机框架（cMOF）因其结构多样、孔隙丰富、化学性质可调及具备室温导电性，被视为理想的化学电阻材料。然而，传统cMOF气体传感器在灵敏度和可逆性方面仍存在限制。
针对上述难题，研究团队采用逐层沉积（Layer-by-Layer）技术，将cMOF薄膜均匀沉积在Micro LED基板上，从而精确控制薄膜的厚度与结构。这种方法不仅改善了气体吸附与反应效率，还使传感器能够在光照作用下实现快速、可逆的响应。
研究中使用了三种不同金属（铜、镍、钴）构成的M₃HHTP₂ 型cMOF。其中，Cu₃HHTP₂ 因其稳定的导电性被用作主要感测层，而Ni₃HHTP₂和Co₃HHTP₂则作为催化层叠加在上方，以增强对特定气体（如乙醇、三甲胺、氨气和二氧化氮）的反应特性。这种多层结构经过精细优化，使传感器在不同气体环境中展现出可调的灵敏度与选择性。
与此同时，研究团队利用不同波长与强度的Micro LED光源进行光激活测试。蓝光（455 nm）与紫外光（395 nm）被证实能有效激发cMOF内部的电荷转移过程，产生电子-空穴对，从而提升气体反应速率与检测灵敏度。整个传感系统的功耗仅为587微瓦，远低于传统气体传感器的能耗水平。
cMOF 气体传感器集成在Micro LED平台上（图片来源：Nature）
此外，值得注意的是，研究人员还结合深度学习算法，利用卷积神经网络（CNN）对传感器阵列的实时响应信号进行模式识别与分类分析。系统能够在数十秒内识别不同气体，浓度预测准确率高达99.8%。这种将人工智能与光激活cMOF-μLED阵列相结合的方法，大幅提升了传感系统的精度与响应速度。
研究团队表示，该研究展示了cMOF与Micro LED融合的可行性，不仅为实现高性能、低功耗、多气体识别的智能传感器提供了新路径，也为未来环境监测、工业安全及医学检测领域的气体感测技术开辟了新的发展方向。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-64602-9（LEDinside整理）
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