加勒逼 曹静课题组近期在《Advanced Functional Materials》发表题目为Enhanced Sensitivity of ZnFe₂O₄ Based on Ordered Magnetic Moment Induced by Magnetic Field: A New Insight into Mechanism的研究成果。该工作的第一作者为硕士研究生张子瑄，曹静和王双明为该论文的通讯作者。

近年来，全球变暖、臭氧层破坏、酸雨、空气污染等环境问题无疑与有毒有害气体的排放相关联。日益严重的环境污染和预防人类健康风险，引发了新型传感材料的研究热潮。设计高效的气体传感器对于有害气体泄漏的实时监测和环境保护至关重要。

金属氧化物半导体的气敏特性与电子和气体分子的相互作用密切相关。通过微观粒子的磁效应，精确控制电子与气体分子之间的相互作用，将有助于加深对气体传感机理的理解，并为高性能传感器的设计提供新思路。尽管有学者关注了磁场在气敏传感器应用中的积极作用，但关于磁效应对气敏传感器调节的研究还很少，磁场对敏感材料的作用规律是否具有普遍性尚不清楚。

针对上述问题，课题组研究磁性可调ZnFe₂O₄微球在外加磁场作用下的敏感行为。所制备的传感器在磁场作用下表现出优异的乙醇检测性能（灵敏度高达67.8），响应是无磁场情况下的4倍。该传感器具有快速的响应时间（1 s）、良好的重复性和长期稳定性。提出了一种新的“端口对接”模型来解释磁场调控气敏特性的物理机制，这种新的物理模型可以有效解释高浓度气体下灵敏度不饱和、敏感材料磁性越强磁场调节灵敏度的能力越突出、高温下磁场调节失效等现象，打破了对经典敏感机制的理解。物质与气体之间的相互作用并非简单接触即可完成，而是需要满足“端口对接”等条件才能实现相互作用。这项研究验证了磁性调控和外部磁场的应用是改善气敏性能的一种有前景的策略，为设计高性能气体传感器提供了新思路。

图1 “端口对接”模型

本工作提出了一种新的“端口对接”模型来解释磁场调节对气体传感特性的机理（如图1所示）。磁场的应用可以使材料和气体分子的分子电流方向保持一致。分子电流产生的额外磁场反过来又作用于分子电流形成引力，从而增加了材料与气体分子相互作用的可能性，促进了气体传感性能的提高。

图2气体传感测试系统和传感器装置示意图

  图2为传感器件结构和气体传感测试系统示意图，将传感器放置在两块相同的磁铁之间，通过改变磁铁的参数来调节磁场强度，利用CGS-8智能气敏分析系统进行记录传感器的实时电阻。

（撰稿人：曹静   审稿人：廖帮全成玲）