利用纳米氢化物几何与组成的模板化控制实现亚秒级与 ppm 级氢气光学传感

将氢用作清洁且可再生的化石燃料替代品，需要一系列缓解燃爆的技术，尤其是用于氢泄漏检测和浓度监测的稳健传感器。为此，我们开发了一类基于 Pd 纳米斑驳颗粒阵列超表面的轻质光学氢传感器，满足了安全氢燃料传感系统日益增长的需求且无火花风险。该光学传感器的结构易于纳米工程化，从而对氢气产生极快响应（在 1 mbar H$_{2}$ 下 <3 s）且具有高精度（<5%）。通过掺入 20% 的 Ag、Au 或 Co，Pd 合金传感器的传感性能显著增强，尤其是 Pd$_{80}$Co$_{20}$ 传感器，其在 1 mbar H$_{2}$ 下的光学响应时间仅约 0.85 s，同时保持优异的精度（<2.5%）、检测限（2.5 ppm）以及对老化、温度和干扰气体的鲁棒性。我们传感器的优越性能使其跻身最快且最灵敏的光学氢传感器之列。