近日，暨南大学物理与光电工程学院（理工学院）杜明辉副教授、郭团研究员联合桂林电子科技大学游道通教授，在国际权威期刊ACS Sensors上发表最新研究成果。团队成功研制出一种集成于光纤尖端的回音壁微腔（WGM）与内建电场异质结协同的自供能光纤氢气传感器，为低成本、高安全、远距离氢能监测提供了新方案。博士研究生刘营、硕士研究生李知博为论文共同第一作者，桂林电子科技大学游道通教授、暨南大学杜明辉副教授和郭团研究员为论文共同通讯作者。

文章标题页截图

氢气作为未来清洁能源的重要基石，在燃料电池、工业加氢和新能源交通等领域应用不断拓展，但其极高的危险系数对可部署、灵敏且本征安全的氢气检测技术提出了迫切需求。传统电化学传感器往往依赖高温热激活和外加偏压驱动载流子传输与气敏响应，存在功耗高、电安全隐患、寿命有限等问题。近年来，将光纤与氢敏材料结合，通过把氢气引起的光学性质变化转化为可读光信号，为安全、远程氢气检测提供了有吸引力的技术路径，但现有光学方案仍依赖光谱分析仪、可调激光器等高成本装置，系统体积大且工作环境要求高，在一定程度上限制了光纤氢能测量的拓展应用。

自供电全光纤光电传感器的结构及工作原理

针对上述技术难点，研究团队提出一种新型的自供能光纤氢气传感思路。通过热拉制工艺将玻璃、金属电极和聚合物包层共集成于单根光纤中，并在光纤端面集成回WGM增强谐振腔和ZnO/PEDOT:PSS n-p异质结。WGM微腔对入射光进行约束与循环共振，显著增强局域光场与光-物质相互作用；异质结内建电场则高效分离光生载流子，使器件在零偏压下即可输出稳定光电流。进一步结合钯（Pd）纳米颗粒功能化修饰，该传感器在380 nm光照、零偏压和室温条件下实现了对氢气的快速检测，检测限约19 ppm，响应/恢复时间分别为30 s和7 s，并表现出良好的选择性与重复性。该架构无需昂贵的光学解调设备，兼具光纤传感的本征安全性和电学读出的简便性，为高性能氢能监测提供了新路径。

原文链接：https://doi.org/10.1021/acssensors.6c03580

图文：刘   营

校对：杨嘉琳

编辑：叶翠瑶

初审：肖艳芳

复审：孙玉环

终审：黄   睿