當傳統氣體探測器還像行李箱般笨重時，如何讓手機變身“電子鼻”？東南大學團隊在《Engineering》期刊發布創新成果，其研發的「超薄等離子體傳感系統」通過一枚硬幣大小的芯片（1.8厘米×1.2厘米）和藍牙連接，將丙酮蒸氣檢測靈敏度提升至69dB（相當于在萬人體育館中清晰捕捉一根針落地的聲音），為工業安全、智能家居按下“嗅覺革命”鍵。

從“實驗室巨獸”到“口袋神器”：超薄芯片破解靈敏度悖論
傳統氣體檢測依賴大型光學儀器，如同用天文望遠鏡觀察隔壁廚房。研究團隊提出“欺騙表面等離子體（一種通過金屬結構模擬光波傳導效應的技術）”，在PCB電路板上設計亞波長金屬結構，將微波信號束縛在納米級空間。論文數據顯示，該技術使傳感器局部靈敏度達到同類微波器件的108倍，相當于用顯微鏡取代望遠鏡觀察分子振動。團隊比喻：“這就像在郵票大小的地盤上建了一座信號放大器城。”

“軟件定義”黑科技：1秒鎖定致命氣體
技術核心在于「自適應共振追蹤算法」。當傳感器接觸氣體時，聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜會像海綿吸水般膨脹，改變等離子體共振頻率。系統通過藍牙連接手機APP，每秒掃描2272次頻率并自動鎖定信號峰值，響應速度較傳統掃描模式快3倍。實驗顯示，該系統對丙酮蒸氣的檢測下限達425ppm（百萬分之425），僅為丙酮爆炸下限的1/58，相當于在足球場大小的空間中識別出一滴香水揮發的氣味分子。

暗藏玄機：強電磁干擾下可能“嗅覺失靈”
盡管技術突破顯著，局限性仍存。論文指出，當遭遇25dBm（相當于大功率路由器）的電磁干擾時，傳感器信噪比會從69dB降至55dB，可能導致誤報。研究負責人坦言：“這如同在搖滾演唱會中試圖聽清耳語——雖能捕捉信號，但需要更強大的降噪算法。”團隊正研發“電磁屏障涂層”，目標將抗干擾能力提升至30dBm環境適用。

民用潛力：智能手表可預警甲醛超標
以我國每年2000萬新房裝修家庭測算，該技術可將甲醛檢測儀體積縮小至智能手表芯片級別。實驗中，搭載該系統的原型設備在10立方米密閉空間內，5分鐘內識別出0.1毫克/立方米的甲醛濃度波動，較市售便攜設備精度提高12倍。更關鍵的是，整套系統功耗僅需紐扣電池供電，未來或嵌入空調、空氣凈化器實現24小時環境監測。

正如論文所述：“當每部手機都配備‘電子鼻’，有毒氣體泄漏將無處遁形。”這項突破不僅攻克了微型高敏氣體檢測難題，更為糖尿病呼吸診斷、醉酒駕駛實時監測提供了技術儲備。

來源: Engineering