电子科大董帆团队Angew：化学编码突破气体传感选择性瓶颈

背景：挥发性有机化合物（VOCs）的精准检测在环境监测、食品安全和医疗诊断中至关重要，但传统化学电阻式气体传感器（如金属氧化物半导体）在混合气体中对化学性质相似的目标物选择性差，这是其应用的核心瓶颈。研究目的：为了突破选择性瓶颈，本研究提出一种基于轨道工程的化学编码策略，旨在通过调控模型材料SnO₂的O 2p能带中心（εO-2p），实现与特定VOCs分子前线轨道的能级匹配，从而诱导选择性吸附和反应，提升传感特异性。结论：通过引入氧空位（VO）和锡空位（VSn）分别调控εO-2p，成功制备出对三乙胺（C6H15N）接近100%选择性和对甲醛（CH2O）超高选择性的SnO₂传感器。实验与理论计算表明，εO-2p的调控实现了与目标分子轨道的选择性杂化，驱动了特异性电子转移和电阻响应，为高选择性气体传感器的设计提供了新的理论框架和普适性策略。