การศึกษาและพัฒนาตัวตรวจรู้แก๊สด้วยฟิล์มบางสารตัวกึ่งตัวนำอินทรีย์
ชื่อผู้แต่งข้างต้นเป็นข้อความจากระเบียนผลงาน ไม่ได้ผูกกับรหัสนักวิจัย จึงกดดูผลงานอื่นของบุคคลนี้ไม่ได้ — ในคลังนี้ 142,080 ผลงาน (63.6% ของทั้งหมด) มีชื่อผู้แต่งที่เชื่อมกับหน้าผู้แต่งได้ และ 60,298 ผลงาน (27.0%) มีผู้แต่งที่ผูกกับรหัสนักวิจัยจริง ส่วนอีก 81,382 ผลงานไม่มีข้อมูลผู้แต่งเลย (มีชื่อผู้แต่งเป็นข้อความอยู่ 142,009 ผลงาน = 63.5%)
บทคัดย่อ
งานวิจัยนี้เป็นการพัฒนาอุปกรณ์ตรวจวัดแก๊สด้วยฟิล์มบางสารตัวนำอินทรีย์โดยใช้โลหะพทาโลไซยาไนน์และพอลิอะนิลีนเป็นชั้นตรวจวัด และศึกษาอันตรกิริยาเชิงโมเลกุลด้วยระเบียบวิธีฟังก์ชันนัลความหนาแน่นเพื่อใช้อธิบายกลไกการทำงานของอุปกรณ์ตรวจรู้แก๊สพิษ ประกอบด้วย ไนโตรเจนไดออกด์ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ คาร์บอนมอนอกไซด์ แอมโมเนีย และไฮโดรเจนซัลไฟด์ ผลการทดลองชี้ให้เห็นว่าฟิล์มบางโลหะพทา-โลไซยาไนน์ที่มีโคบอลต์เป็นโลหะอะตอมกลาง หรือ CoPc สามารถตรวจจับแก๊สไนโตรเจนไดออกไซด์ได้ดีและการนำไฟฟ้ามีค่าเพิ่มขึ้นในขณะตรวจวัดแก๊ส ซึ่งเป็นผลมาจากโมเลกุล CoPc มีพลังงานยึดเหนี่ยวกับโมเลกุลแก๊สไนโตรเจนไดออกไซด์สูงและมีการถ่ายโอนอิเล็กตรอนจากโมเลกุล CoPc ไปยังโมเลกุลแก๊สไนโตรเจนไดออกไซด์ได้มากกว่าเมื่อเทียบกับแก๊สคาร์บอนมอนนอกไซด์และซัลเฟอร์ไดออกไซด์ การเพิ่มประสิทธิภาพการตรวจวัดแก๊สของโลหะพทาโลไซยาไนน์โดยเปลี่ยนโลหะอะตอมกลางจากโคบอลต์ (Co) เป็นสังกะสี (Zn) และทองแดง (Cu) พบว่าเซนเซอร์ฟิล์มบาง ZnPc ให้ผลการตอบสนองต่อแก๊สไนโตรเจนไดออกไซด์สูงสุดโดยสามารถกลับสู่สภาะวะสมดุลหลังการวัดได้ประมาณ 90% ซึ่งเป็นผลมาจากโมเลกุล ZnPc มีการถ่ายโอนอิเล็กตรอนไปยังโมเลกุลแก๊สได้มากกว่าเมื่อเทียบกับโมเลกุล CuPc และ CoPc ตามลำดับ และมีค่าพลังงานยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลน้อยกว่าโมเลกุล CoPc จึงสามารถกำจัดแก๊สไนโตรเจนไดออกไซด์ออกจากพื้นผิวได้ง่าย นอกจากนี้เซนเซอร์ ZnPc ยังให้ผลการตอบสนองที่เป็นเชิงเส้นในช่วงความเข้มข้นแก๊ส 2.5-12.5 พีพีเอ็ม โดยมีความไวในการตอบสนอง 5.9 พีพีเอ็ม-1 สามารถใช้งานได้ต่อเนื่องมากกว่า 80 วัน และเลือกตอบสนองต่อแก๊สไนโตรเจนไดออกไซด์ได้ดี เมื่อเทียบกับแก๊สซัลเฟอร์ไดออกไซด์ แอมโมเนีย คาร์บอนมอนอกไซด์ และไฮโดรเจนซัลไฟด์ อย่างไรก็ตามประสิทธิภาพการตรวจวัดแก๊สของฟิล์มบาง CoPc สามารถปรับปรุงได้โดยใช้โครงสร้างทรานซิสเตอร์และโครงสร้างรอยต่อผสมระหว่างสารกึ่งตัวนำโลหะออกไซด์และสารกึ่งตัวนำอินทรีย์ ในขณะที่การศึกษาและพัฒนาเซนเซอร์สำหรับใช้งานแบบสวมใส่โดยการเคลือบจุ่มเส้นด้ายคอตตอนด้วยพอลิอะนิลีน พบว่าเส้นด้ายคอตตอนนำไฟฟ้าแสดงผลการตอบสนองที่ดีและมีความจำเพาะต่อแก๊สแอมโมเนีย โดยมีความไวในการตอบสนองต่อแก๊สแอมโมเนีย 0.009 พีพีเอ็ม-1 ในช่วงความเข้มข้น 50-150 พีพีเอ็ม ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าสารตัวนำอินทรีย์สามารถใช้เป็นชั้นตรวจวัดแก๊สสำหรับการพัฒนาอุปกรณ์ตรวจวัดแก๊สพิษได้ในอนาคต