揭示 WO$_3$ 在丙酮传感中的多形体特异性传递
材料科学
2025-08-06 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
多形体是相同化合物的不同结构形式，为无需改变化学组成即可调控材料性质提供了独特机会。特别是 WO 的多形体已被广泛用于分子传感，其不同的化学阻性性能背后的机制作用仍然尚不清晰或理解不充分。本文强调转移电荷的能量分配是化学阻性响应产生的关键方面，提供了一种超越常用净转移指标（通常用于研究气体-固体相互作用）的新视角。为此，我们结合原位工作函数、化学吸附分析和原位光谱技术，以及对丙酮的密度泛函理论计算。两种 gamma 和 -WO 在表面层激活丙酮方面表现出相当性，由电负缺失、协调不完全饱和的钨位点中介。然而，只有 -WO 稳定源自 W(5d) 轨道的导带下方电子态，这些态在运行条件下具有利于导电性调制的能量位置。尽管这些态伴随着微小的工作函数位移，但它们反映了更深层的亚表面电子重排，这可能支撑了 -WO 在类似受体化学下的优越传递效率。我们的结果为基于内在电子结构的理性传感器开发提供了新框架。
引用
@article{arxiv.2508.03510,
title = {Revealing Polymorph-Specific Transduction in WO$_3$ during Acetone Sensing},
author = {Matteo D'Andria and Meng Yin and Stefan Neuhauser and Vlasis G. Mavrantzas and Ying Chen and Ken Suzuki and Andreas T. Guentner},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.03510},
year = {2025}
}