Published March 26, 2020 | Version v1
Publication Open

Printable Highly Stable and Superfast Humidity Sensor Based on Two Dimensional Molybdenum Diselenide

Creators

  • 1. National University of Computer and Emerging Sciences
  • 2. Jeju National University

Description

Abstract Transition metal dichalcogenides (TMDCs) are promising materials for sensing applications, due to their exceptional high performance in nano-electronics. Inherentely, the chemical and thermal responses of TMDCs are highly stable, hence, they pave way for real time sensor applications. This article proposes inceptively a stable and superfast humidity sensor using two-dimensional (2D) Molybdenum diselenide (MoSe 2 ) through printed technlogies. The 2D MoSe 2 ink is synthesized through wet grinding to achieve few-layered nano-flakes. Inter digital electrodes (IDEs) are fabricated via screen-printing on Polyethylene terephthalate (PET) substrate and thin film of MoSe 2 nano-flakes is fabricated through spin coating. The impedance and capacitance response are recorded at 1 kHz between temperature levels ranging from 20–30 °C. The impedance and capacitance hysteresis results are recorded <1.98% and <2.36%, respectively, ensuring very good repeatability during humidification and dehumidification. The stability of impedance and capacitance response are recorded with maximum error rate of ~ 0.162% and ~ 0.183%, respectively. The proposed sensor shows fast impedance response time ( T res ) of ~ 0.96 s, and recovery time ( T rec ) of ~ 1.03 s, which has T res of ~ 1.87 s, and T rec of ~ 2.13 s for capacitance. It is aimed to develop a high performance and stable humidity sensor for various monitoring applications.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تعد مركبات ثنائي كالكوجينيد المعدني الانتقالي (TMDCs) مواد واعدة لتطبيقات الاستشعار، نظرًا لأدائها العالي الاستثنائي في الإلكترونيات النانوية. وبطريقة متأصلة، فإن الاستجابات الكيميائية والحرارية لشركات تطوير المعادن مستقرة للغاية، وبالتالي، فإنها تمهد الطريق لتطبيقات الاستشعار في الوقت الحقيقي. تقترح هذه المقالة مبدئيًا مستشعر رطوبة مستقر وفائق السرعة باستخدام ثنائي الأبعاد (2D) ديسيلينيد الموليبدينوم (MoSe 2 ) من خلال التقنيات المطبوعة. يتم تصنيع حبر MoSe 2 ثنائي الأبعاد من خلال الطحن الرطب لتحقيق رقائق نانو قليلة الطبقات. يتم تصنيع الأقطاب الكهربائية الرقمية (IDEs) عن طريق طباعة الشاشة على ركيزة البولي إيثيلين تيريفثالات (PET) ويتم تصنيع طبقة رقيقة من رقائق MoSe 2 النانوية من خلال طلاء الدوران. يتم تسجيل استجابة المعاوقة والسعة عند 1 كيلو هرتز بين مستويات درجة الحرارة التي تتراوح بين 20–30 درجة مئوية. يتم تسجيل نتائج تباطؤ المعاوقة والسعة <1.98 ٪ و <2.36 ٪ على التوالي، مما يضمن تكرارًا جيدًا للغاية أثناء الترطيب وإزالة الرطوبة. يتم تسجيل ثبات المعاوقة واستجابة السعة بأقصى معدل خطأ يبلغ ~ 0.162 ٪ و ~ 0.183 ٪، على التوالي. يُظهر المستشعر المقترح وقت استجابة المعاوقة السريع ( T res ) البالغ ~ 0.96 ثانية، ووقت الاسترداد ( T rec ) البالغ ~ 1.03 ثانية، والذي يحتوي على T res من ~ 1.87 ثانية، و T rec من ~ 2.13 ثانية للسعة. يهدف إلى تطوير مستشعر رطوبة عالي الأداء ومستقر لمختلف تطبيقات المراقبة.

Translated Description (French)

Résumé Les dichalcogénures de métaux de transition (TMDC) sont des matériaux prometteurs pour les applications de détection, en raison de leurs performances exceptionnelles en nanoélectronique. Intrinsèquement, les réponses chimiques et thermiques des TMDC sont très stables, ce qui ouvre la voie à des applications de capteurs en temps réel. Cet article propose de manière intuitive un capteur d'humidité stable et ultrarapide utilisant du diséléniure de molybdène bidimensionnel (2D) (MoSe 2 ) à travers des technologies imprimées. L'encre 2D MoSe 2 est synthétisée par broyage humide pour obtenir des nano-flocons à quelques couches. Les électrodes inter-numériques (IDE) sont fabriquées par sérigraphie sur un substrat de polyéthylène téréphtalate (PET) et un film mince de nanoflocs de MoSe 2 est fabriqué par revêtement par centrifugation. La réponse de l'impédance et de la capacité est enregistrée à 1 kHz entre des niveaux de température allant de 20 à 30 °C. Les résultats d'hystérésis d'impédance et de capacité sont enregistrés <1,98% et <2,36%, respectivement, assurant une très bonne répétabilité lors de l'humidification et de la déshumidification. La stabilité de l'impédance et la réponse de la capacité sont enregistrées avec un taux d'erreur maximum de ~ 0,162% et ~ 0,183%, respectivement. Le capteur proposé présente un temps de réponse d'impédance rapide ( T res ) d'environ 0,96 s et un temps de récupération ( T rec ) d'environ 1,03 s, qui présente un T res d'environ 1,87 s et un T rec d'environ 2,13 s pour la capacité. Il vise à développer un capteur d'humidité performant et stable pour diverses applications de surveillance.

Translated Description (Spanish)

Resumen Los dicalcogenuros de metales de transición (TMDC) son materiales prometedores para aplicaciones de detección, debido a su alto rendimiento excepcional en nanoelectrónica. Inherentemente, las respuestas químicas y térmicas de los TMDC son altamente estables, por lo tanto, allanan el camino para aplicaciones de sensores en tiempo real. Este artículo propone inceptivamente un sensor de humedad estable y superrápido que utiliza diseleniuro de molibdeno (MoSe 2) bidimensional (2D) a través de tecnlogías impresas. La tinta 2D MoSe 2 se sintetiza mediante molienda en húmedo para lograr nanoescamas de pocas capas. Los electrodos interdigitales (IDE) se fabrican mediante serigrafía sobre sustrato de tereftalato de polietileno (PET) y la película delgada de nanoescamas de MoSe 2 se fabrica mediante recubrimiento por rotación. La impedancia y la respuesta de capacitancia se registran a 1 kHz entre niveles de temperatura que oscilan entre 20 y 30 °C. Los resultados de la histéresis de impedancia y capacitancia se registran <1.98% y <2.36%, respectivamente, asegurando una muy buena repetibilidad durante la humidificación y deshumidificación. La estabilidad de la respuesta de impedancia y capacitancia se registra con una tasa de error máxima de ~ 0.162% y ~ 0.183%, respectivamente. El sensor propuesto muestra un tiempo de respuesta de impedancia rápida ( T res ) de ~ 0.96 s, y un tiempo de recuperación ( T rec ) de ~ 1.03 s, que tiene T res de ~ 1.87 s, y T rec de ~ 2.13 s para la capacitancia. Su objetivo es desarrollar un sensor de humedad estable y de alto rendimiento para diversas aplicaciones de monitorización.

Files

s41598-020-62397-x.pdf.pdf

Files (5.9 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:ed7cb647b56f1ebfff10ad25aaca0e8e
5.9 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
مستشعر رطوبة مستقر للغاية وفائق السرعة قابل للطباعة يعتمد على ديسيلينيد الموليبدينوم ثنائي الأبعاد
Translated title (French)
Capteur d'humidité imprimable très stable et ultra-rapide à base de diséléniure de molybdène bidimensionnel
Translated title (Spanish)
Sensor de humedad imprimible altamente estable y superrápido basado en diseleniuro de molibdeno bidimensional

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3013458597
DOI
10.1038/s41598-020-62397-x

Is supplement to
https://openalex.org/W4288084846 (Other)
https://openalex.org/W4256621282 (Other)
https://openalex.org/W3168747143 (Other)
https://openalex.org/W2952636497 (Other)
https://openalex.org/W2893816048 (Other)
https://openalex.org/W2315867670 (Other)
https://openalex.org/W2237675924 (Other)
https://openalex.org/W2047183484 (Other)
https://openalex.org/W2002267330 (Other)
https://openalex.org/W1968795594 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1883690212
  • https://openalex.org/W1965542092
  • https://openalex.org/W1974630402
  • https://openalex.org/W1987460858
  • https://openalex.org/W1994687351
  • https://openalex.org/W1996162207
  • https://openalex.org/W1998042844
  • https://openalex.org/W2001822817
  • https://openalex.org/W2004009542
  • https://openalex.org/W2004020341
  • https://openalex.org/W2008552541
  • https://openalex.org/W2010477168
  • https://openalex.org/W2012943074
  • https://openalex.org/W2014977999
  • https://openalex.org/W2021839698
  • https://openalex.org/W2022714449
  • https://openalex.org/W2023703542
  • https://openalex.org/W2024966938
  • https://openalex.org/W2027663796
  • https://openalex.org/W2033643976
  • https://openalex.org/W2039977324
  • https://openalex.org/W2060461396
  • https://openalex.org/W2072765917
  • https://openalex.org/W2076422252
  • https://openalex.org/W2078118572
  • https://openalex.org/W2079851049
  • https://openalex.org/W2083610447
  • https://openalex.org/W2102122128
  • https://openalex.org/W2114528408
  • https://openalex.org/W2115786064
  • https://openalex.org/W2125284466
  • https://openalex.org/W2130124185
  • https://openalex.org/W2136334102
  • https://openalex.org/W2137618050
  • https://openalex.org/W2139492972
  • https://openalex.org/W2154401728
  • https://openalex.org/W2165219985
  • https://openalex.org/W2166691312
  • https://openalex.org/W2234675567
  • https://openalex.org/W2237144460
  • https://openalex.org/W2312722167
  • https://openalex.org/W2317208049
  • https://openalex.org/W2326148269
  • https://openalex.org/W2328412715
  • https://openalex.org/W2331561937
  • https://openalex.org/W2489661105
  • https://openalex.org/W2539004042
  • https://openalex.org/W2582181607
  • https://openalex.org/W2611066795
  • https://openalex.org/W2614457808
  • https://openalex.org/W2769063565
  • https://openalex.org/W2783335219
  • https://openalex.org/W2788814890
  • https://openalex.org/W2936161780
  • https://openalex.org/W2939630806
  • https://openalex.org/W2947039585
  • https://openalex.org/W2962966509
  • https://openalex.org/W3100915052
  • https://openalex.org/W3101418108