近日，我院张超教授课题组在国际物理权威期刊《Applied Physics Letters》（Nature Index期刊）发表了题为“V₂CT_x gas sensor based on memristive effect with ultrafast SO₂ detection”的研究论文。

近年来随着人们生活质量的提高，空气污染问题受到了广泛关注，快速准确地检测毒害气体是治理空气污染的前提。其中SO₂是当今工业生产中最严重的污染排放气体之一，暴露在浓度过高的SO₂环境中会损害人体的呼吸器官和眼膜，导致恶心、呕吐、昏迷，甚至死亡。具有简单制备工艺的半导体气体传感器被认为是检测低浓度毒害气体最经济和有效的微型器件。然而，由于半导体气体传感器件有较长的检测周期（10¹ s~10² s）和高工作温度（200~300 ℃），限制了其在疾病诊断、公共卫生和安全检测等领域的应用。本研究通过简单的水热氧化法合成了一种层层堆叠的二维V₂CT_x MXenes室温气体传感-忆阻器件（Gasistor）。在电脉冲控制下该器件对10 ppm的SO₂具有毫秒级（60 ms）超快循环检测周期和微秒级的响应时间。同时，该器件遵循赫布学习规则（Hebbian Learning），基于忆阻效应模拟了在不同类型气体氛围下人工突触的突触可塑性行为—双脉冲易化（PPF），在10 ms到60 ms的不同脉冲时间间隔下SO₂的PPF指数明显高于其他气体，说明该器件对SO₂具有较高的选择性。通过将检测指数从气体灵敏度转换为PPF指数，可以显著减少室温下对SO₂气体的检测时间（10^-1 s）。该结果为MXenes基气体-忆阻传感器在室温超短周期气体检测方面开辟了一条新的道路，对未来仿生嗅觉系统和人工突触的发展具有重要意义。

我院校青年百人特聘研究员郭梁超为该论文的第一作者，张超教授为论文的通讯作者，我院为第一完成单位。本研究得到了中国博士后科学基金、扬州大学高层次人才科研启动基金的资助。