基本情况

实验室目前有上海市东方学者特聘教授4人，国家优秀青年2人，教授5人，助理教授1人，助理研究员1人，博士、硕士、博士后22人等。

研究方向

（1）深海高灵敏甲烷原位探测传感器及系统集成关键技术

为了解决现有深海原位甲烷传感器在灵敏度、稳定性、响应时间、功耗和体积等方面还存在的不足，本项目拟基于膜脱气或选择性滤膜技术，发展深海高压环境下的原位集气系统（图1），避免传统取样过程中先对深海高压海水减压脱气取样再增压排出的繁琐流程，提高海水的脱气效率。为了进一步提高甲烷传感器的选择性，本项目拟采用微机电系统（Micro-Electro Mechanical System, MEMS）技术集成多效应气体传感器[17-21]及温湿度传感阵列，对深海原位集气系统采集到的甲烷气体进行高选择性识别。

预期指标：甲烷检出限<10 nmol/L，响应时间<1 min

深海原位集气系统、多效应MEMS传感器阵列及气质联用GC-MS集成的深海原位甲烷探测传感系统

（2）海底热液活动锰铁原位探测系统研发

本项目采用半导体微加工工艺制作深海极端环境探测微电极阵列传感器，研发海底热液活动锰铁原位探测系统，拟开拓出一种新的海底热液探测方式，丰富我国的大洋矿产资源勘查技术，此外还将应用于海水重金属的常规检测，提升海洋重金属监测能力，为海上勘查提供重要参考，拥有良好的应用前景。

该海底热液活动锰铁原位探测系统主要包括水下耐压仓和船上的传感数据采集与处理软件。水密耐压仓中固定有传感器模块和溶出伏安检测模块，传感器模块将海水中锰、铁离子的浓度信息转换为电信号，经过溶出伏安检测模块的处理，自容式保存或者由水密电缆实时传输给船上的传感器数据采集和处理软件，根据标准曲线计算出海水中锰、铁离子的浓度。

预期指标：单次测定时间<2分钟，锰铁检测范围5-500 nmol/L

海底热液活动锰铁原位探测系统结构示意图及锰铁矿传感微电极阵列关键技术

(3)基于MEMS传感器的可燃冰探测

搭建小型化、高灵敏和一体化的MEMS甲烷原位传感器阵列，构建深海探测器的“嗅觉”神经系统，提升水下甲烷原位传感器的选择性、灵敏度和稳定性，并实现“软/硬”补偿的实时校准，实现对甲烷检出限（<10 nmol/L）和响应时间（<1 min）。

（4）生化传感芯片：高盐高性能传感材料设计；海水盐分和微生物检测芯片设计；便携式多通道检测仪系统开发。

基于场效应晶体管技术集成微流控/电化学传感于一体的海水检测芯片

生化传感芯片读取用便携式检测仪样机

基于场效应晶体管的多通道传感器集成和系统演示

（5）海洋探测的MEMS传感器

（6）海洋探测的MEMS传感器

MEMS智能水听器及换能器（深海地震、采矿等环境监测）

深海能量采集器（水下传感网络自供能）

科研成果

（1）论文

[1]Han Y. T., Liu Y., Su C., et al. 2021. Hierarchical WS2-WO3 Nanohybrids with P-N Heterojunctions for NO2 Detection[J]. ACS Applied Nano Materials, 4(2): 1626-1634.

[2]Jiang W. K., Chen X. W., Wang T., et al. 2021. Enhancing room-temperature NO2 gas sensing performance based on a metal phthalocyanine/graphene quantum dot hybrid material[J]. RSC Advances, 11(10): 5618-5628.

[3]Jiang W. K., Jiang M. L., Wang T., et al. 2021. Room temperature DMMP gas sensing based on cobalt phthalocyanine derivative/graphene quantum dot hybrid materials[J]. RSC Advances, 11(24): 14805-14813.

[4]Su C., Zhang L., Han Y. T., et al. 2021. Glucose-assisted synthesis of hierarchical NiO-ZnO heterostructure with enhanced glycol gas sensing performance[J]. Sensors and Actuators B-Chemical, 329: 129167.

[5]Yang Z., Cao W. Y., Peng C. H., et al. 2021. Construction, Application and Verification of a Novel Formaldehyde Gas Sensor System Based on Ni-Doped SnO2 Nanoparticles[J]. IEEE Sensors Journal, 21(9): 11023-11030.

（2）已授权专利：

[1]一种基于有机薄膜晶体管的生物/化学传感器，ZL201610341745.3

[2]一种基于有机薄膜晶体管反相器的传感器，ZL2016104172699.

[3]像素传感结构、传感装置及像素传感结构的形成方法，ZL201910370969.0

[4]有机薄膜晶体管型传感像素电路及微阵列芯片，ZL201910402350.3

（3）专利申请中：

一种纤维状的柔性固态银-氯化银参比电极，刘瑞丽，沈超超，奚馨、吴东清、唐伟、郭小军、苏跃增，中国专利。

团队联系人

姓名：杨志

邮箱：zhiyang@sjtu.edu.cn