김남영 교수(전자공학과) 연구팀

평면 마이크로파 센서를 이용한 아세톤 가스 검출 강화 센서 개발

- JCR 2.5% Q1, IF: 9.221 Sensors and Actuators: B. Chemical Journal 게재 -

- 아세톤 가스 검출 강화 센서 개발개발 성공 -

<(좌)왕종 교수 (가운데)키소르 교수 (우)김남영 교수>

본교 김남영교수(전자공학과) 연구팀은 하얼빈 공과대학교(HIT) 왕종교수, 키소르교수와 함께 “평면 마이크로파 센서를 이용한 아세톤 가스 검출 강화 센서” 개발에 성공했다.

이 작업은 Ti3C2의 비접촉 고정화를 제시합니다폴리이미드 필름을 통한 평면 마이크로파 공진기 센서의 Tx MXene은 가스 검출 감도를 향상시켜 아세톤 가스 백만 레벨당 면적의 특성화를 가능하게 한다. 폴리이미드(PI) 필름을 끼우면 공진기의 디지털 간 커패시터 구조와 MXene 층 사이에 강한 전자기장이 제한되어 MXene 층을 통해 아세톤 가스 분자와 공진기의 전자장 사이에 상당한 상호작용이 유지된다. 따라서 MXene층의 비접촉 고정화는 공진기 표면에 MXene이 직접 증착된 공진기 가스 센서에 비해 아세톤 가스 검출 감도를 110% 향상시켰다. 개념 증명으로 PI 필름과 MXene 층이 있는 공진기와 MXene만 있는 공진기를 사용하여 두 가지 센서 프로토타입을 구현하고 광범위한 아세톤 가스 농도를 검출하기 위해 적용하였다. 마이크로파 공진기 상에서 PI 필름과 MXene의 층을 고정화함으로써 높은 감도(17.85 kHz/ppm, 빠른 응답 시간(60초), 회복 시간(85초)로 공진 주파수와 아세톤 가스 농도 간의 선형 상관관계를 달성하였다.

< 평면 마이크로파 센서를 이용한 아세톤 가스 검출 강화 센서의 개략도 >

이번 연구는 광운대학교 전자공학과 김남영교수와 RFIC센터 출신의 제자들로 현재 중국의 하얼빈 공과대학에 있는 교수간의 국제 공동연구로서 스승과 제자 간의 지속적인 협력 연구로 이루어 졌다

(https://doi.org/10.1016/j.snb.2023.134048)