Phase-Programmed Charge Routing Governs Kinetic and Thermodynamic Molecular Selectivity for Chemiresistive Sensors

选择性 化学 吸附 化学物理 分子动力学 纳米技术 材料科学 生物芯片 分析物 电化学 异质结 催化作用 胺气处理 分子开关 分子 表面电荷 载流子 双功能 电荷密度 分子识别 动能 计算化学 化学种类
作者
Ravi Chand Singh,Wansik Oum,Yuxiang Shen,Ka Yoon Shin,Ryo Toyoshima,Ken Uchida,Sang Sub Kim,Hyoun Woo Kim
出处
期刊:ACS Sensors [American Chemical Society]
卷期号:11 (10): 9588-9601
标识
DOI:10.1021/acssensors.6c03122
摘要

Controlling molecular selectivity in chemiresistive gas sensors remains a fundamental challenge, particularly for chemically analogous analytes that generate indistinguishable electronic responses. Here, we demonstrate that polymorph-engineered MoS2/SnO2 heterointerfaces establish a programmable molecular recognition platform for selective volatile amine detection. By tuning the 1T/2H phase distribution within MoS2/SnO2 nanorod heterostructures, distinct sensing pathways emerge for chemically similar molecules. Specifically, 1T-enriched heterostructures preferentially detect ammonia (NH3), whereas 2H-dominated architectures selectively respond to triethylamine (TEA). Neural Network Potential Molecular Dynamics (NNP-MD) simulations reveal that this selectivity originates from phase-dependent charge routing at the heterointerface, which governs the coupling between molecular rotational dynamics, surface reaction kinetics, and adsorption thermodynamics. Spectroscopic and gas-phase analyses indicate that 1T-rich interfaces promote kinetically driven catalytic activation of NH3, generating reactive intermediates that transiently oxidize Mo centers. In contrast, 2H-dominated interfaces favor thermodynamically stabilized dipole-mediated adsorption of TEA, producing a distinct electronic response with minimal surface oxidation. The optimized sensors achieve sub-parts-per-billion detection limits (0.5 ppb for NH3 and 0.6 ppb for TEA) and maintain stable operation under high humidity. Practical applicability is demonstrated through real-time monitoring of volatile amine emissions during pomfret fish spoilage under ambient storage. This work introduces a new paradigm in phase-engineered heterointerfaces as a generalizable materials-design strategy for programming intrinsic kinetic and thermodynamic selectivity for next-generation chemical sensors.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
慕青的应助被科研通管家采纳,获得10
刚刚
芒果的应助被科研通管家采纳,获得10
刚刚
华仔的应助被科研通管家采纳,获得10
刚刚
烟花的应助被科研通管家采纳,获得10
刚刚
刚刚
上官若男的应助被科研通管家采纳,获得10
刚刚
刚刚
1秒前
1秒前
Lucas的应助被科研通管家采纳,获得10
1秒前
华仔的应助被科研通管家采纳,获得10
1秒前
充电宝的应助被科研通管家采纳,获得10
1秒前
Lny的应助被科研通管家采纳,获得10
1秒前
ling完成签到,获得积分10
2秒前
牛奶牛奶发布了新的文献求助10
2秒前
顾矜的应助被乐观的阿这采纳,获得10
4秒前
4秒前
rae发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
5秒前
5秒前
拒绝要说No完成签到 ,获得积分10
5秒前
orixero的应助被体贴洋葱采纳,获得10
5秒前
英姑的应助被LL采纳,获得10
6秒前
7秒前
很i发布了新的文献求助10
8秒前
开心依珊发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
shiya完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
山俗发布了新的文献求助10
11秒前
yanzi完成签到 ,获得积分10
13秒前
寻珠人完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
小高完成签到 ,获得积分10
15秒前
LIKUNYU123发布了新的文献求助10
16秒前
16秒前
17秒前
Karry完成签到 ,获得积分10
17秒前
刘艺涵完成签到 ,获得积分10
18秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
拉伸高分子熔体中缠结行为的模拟和小角中子散射研究 1080
Encyclopedia of Modern Artificial Intelligence 1000
Особенности технологий и методов информационно-психологических войн СССР с Великобританией и США в период 1939-1953 гг 1000
Das Matthäusevangelium: Kapitel 1:1–17 1000
Analyses de reconnaissances de dettes passées devant les échevins d'Ypres (1249-1291) 600
Cellulose and Cellulose Derivatives: Synthesis, Modification and Applications 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8143508
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9542931
关于积分的说明 21654782
捐赠科研通 7728876
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3422053
关于科研通互助平台的介绍 2547404
邀请新用户注册赠送积分活动 2464899