利用硅烯纳米片传感食品质量：一项密度泛函理论研究
介观与纳米尺度物理
2024-06-12 v1
摘要
食品释放的挥发性有机化合物（VOC）被认为是评估食品质量的标志物。本文采用第一性原理密度泛函理论（DFT）和非平衡格林函数（NEGF）方法，对基于二维硅烯纳米片的化学电阻式气体传感器进行建模，该传感器可感知标准食品释放的六种不同 VOC。我们使用未钝化和氟钝化硅烯（F-硅烯）片作为传感器材料的计算表明，氟钝化硅烯对所有六种 VOC 分子（丙酮、二甲硫醚、乙醇、甲醇、乙酸甲酯和甲苯）具有显著更好的灵敏度。此外，发现氟化硅烯传感器能够分别识别四种 VOC，其性能远优于近期实验中使用的 r-GO。我们从吸附能、电荷转移和电子结构变化的角度，分析了影响未钝化和氟化硅烯传感能力的微观图像。我们发现，氟化硅烯纳米片更好的传感能力可归因于不同 VOC 吸附后费米能级附近电子结构的变化。结果表明，对于通用食品 VOC，钝化硅烯作为传感器的性能优于 r-GO。这些结果具有重要意义，因为可以类似方式对各种二维纳米传感器进行建模，以检测特定食品释放的更复杂 VOC。
引用
@article{arxiv.2406.07205,
title = {Sensing food quality by silicene nanosheets : a Density Functional Theory study},
author = {Madhumita Kundu and Subhradip Ghosh},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.07205},
year = {2024}
}