Enabling Weather-Independent Gas Detection through Deep Learning on Light-Activated Sensors

纳米技术 环境科学 材料科学 遥感 地理
作者
Kichul Lee,Minhyun Kim,Yeongjae Kwon,Seyeon Park,Yunsung Lim,Do Y. Kwak,Jaeseok Jeong,Baul Kim,Jaewan Ahn,Jihan Kim,Yong‐Hoon Cho,Il‐Doo Kim,Inkyu Park
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:19 (44): 38327-38339 被引量:2
标识
DOI:10.1021/acsnano.5c10308
摘要

Light-activated gas sensors offer a low-temperature, low-power approach for detecting target species, and their high-performance capabilities make them ideal for practical applications. The direct integration of Bi-doped In2O3 nanofibers onto micro light-emitting diode (μLED) platforms enables high-performance sensors for simultaneous NO2 and H2O detection. Introducing Bi into In2O3 matrices facilitates the formation of oxygen vacancies and the dissociative adsorption of H2O, enhancing the adsorption and reactions with NO2. Under blue illumination, this μLED sensor system exhibits high NO2 sensitivity, with a response value (Rg/Ra) of 264.9 at 1 ppm and 60% relative humidity and response and recovery times of less than 30 s. The use of μLEDs enhances light activation with a high energy transfer efficiency, resulting in outstanding NO2 sensing characteristics. A convolutional neural network-based algorithm is employed to analyze transient sensing signals, accurately predicting with 99% classification accuracy and 10% regression error for both NO2 and H2O, thereby demonstrating weather-independent sensing. This integration of Bi-doped In2O3 nanofibers, which are specifically activated by blue illumination, μLEDs, and deep learning analytics, enables highly effective real-time environmental monitoring of NO2 and humidity under environmentally variable outdoor conditions.
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