光导率与化学传感

将半导体纳米线、纳米带和纳米管的表面暴露在能量高于其带隙的光照下，它们的电导率会增强。研究表明，ZnO纳米线可以用作超高灵敏度紫外光开关，开关比可以达到6，且能感应到极低强度的365nm光。由于n型氧化物纳米线的光响应衰减时间与周围环境中的氧含量相关，有关学者认为其光电流的产生不仅仅靠其自身的电子－空穴对分离，还受到光诱导的表面氧化物电子注入的影响。为证明这一点，科学家们利用SnO2纳米线的分子吸附特性制备了一种气体感应器，该SnO2纳米线探测器在紫外光条件下可在室温下检测到3×10－6～100×10－6的NO2。纳米线表面吸收的NO2会吸收自由电子并扩大纳米线表面的电子耗尽区，这样就会导致导电性降低，而紫外光可以解除吸附状态，所以可以持续探测NO2。之后还涌现出许多一维纳米结构的气体传感器，包括ZnO纳米带、In2O3纳米线、多晶SnO2纳米线、TiO2纳米管阵列的气体传感器。

通常可以利用纳米线表面对分子的吸收性能来制备化学传感器，当然也可以利用纳米线的其他性质制备化学传感器。一维纳米结构具有极高的表面－体积比，使其探测气体时有极高的灵敏度和极短的反应时间，但是如何有选择性地探测目标气体是主要问题。例如，氧化物纳米线和碳纳米管（CNT）会在表面与气体发生氧化还原反应，这让它们在实际中更加难以探测。Maiti利用密度泛函（DFT）计算了SnO2纳米带表面分子吸附情况的详细信息，得到了3个结论：①氧吸附只发生在表面氧空位；②表面吸附的NO2以NO3的形式存在；③室温下纳米线表面许多分子处于游离态，吸附分子时会破坏纳米线本身的晶格结构，使探测结果偏移［48］。纳米线化学传感器在液相时灵敏度会更高，在液相中施主－受主结合以及其他表面功能性分子可以提供更好的分子区别性能。科学家们认为纳米线和碳纳米管在不久的将来会成为一维化学传感器的主要材料。