清晨好,您是今天最早来到科研通的研友!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您科研之路漫漫前行!

Sensing Gas Mixtures by Analyzing the Spatiotemporal Optical Responses of Liquid Crystals Using 3D Convolutional Neural Networks

分析物 卷积神经网络 生物系统 材料科学 亮度 液晶 纳米技术 计算机科学 化学 光电子学 人工智能 色谱法 光学 物理 生物
作者
Nanqi Bao,Shengli Jiang,Alexander Smith,James J. Schauer,Manos Mavrikakis,Reid C. Van Lehn,Ví­ctor M. Zavala,Nicholas L. Abbott
出处
期刊:ACS Sensors [American Chemical Society]
卷期号:7 (9): 2545-2555 被引量:17
标识
DOI:10.1021/acssensors.2c00362
摘要

We report how analysis of the spatial and temporal optical responses of liquid crystal (LC) films to targeted gases, when performed using a machine learning methodology, can advance the sensing of gas mixtures and provide important insights into the physical processes that underlie the sensor response. We develop the methodology using O3 and Cl2 mixtures (representative of an important class of analytes) and LCs supported on metal perchlorate-decorated surfaces as a model system. Although O3 and Cl2 both diffuse through LC films and undergo redox reactions with the supporting metal perchlorate surfaces to generate similar initial and final optical states of the LCs, we show that a three-dimensional convolutional neural network can extract feature information that is encoded in the spatiotemporal color patterns of the LCs to detect the presence of both O3 and Cl2 species in mixtures and to quantify their concentrations. Our analysis reveals that O3 detection is driven by the transition time over which the brightness of the LC changes, while Cl2 detection is driven by color fluctuations that develop late in the optical response of the LC. We also show that we can detect the presence of Cl2 even when the concentration of O3 is orders of magnitude greater than the Cl2 concentration. The proposed methodology is generalizable to a wide range of analytes, reactive surfaces, and LCs and has the potential to advance the design of portable LC monitoring devices (e.g., wearable devices) for analyzing gas mixtures using spatiotemporal color fluctuations.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
1秒前
7秒前
arsenal发布了新的文献求助10
7秒前
Tong完成签到,获得积分0
8秒前
玛卡巴卡爱吃饭完成签到 ,获得积分10
17秒前
wodetaiyangLLL完成签到 ,获得积分10
20秒前
29秒前
friend516完成签到 ,获得积分10
52秒前
59秒前
淡定自中发布了新的文献求助10
1分钟前
1分钟前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
1分钟前
可夫司机完成签到 ,获得积分10
1分钟前
CadoreK完成签到 ,获得积分10
2分钟前
2分钟前
2分钟前
2分钟前
linqitc发布了新的文献求助10
2分钟前
rockyshi完成签到 ,获得积分10
2分钟前
ffff完成签到 ,获得积分10
2分钟前
碗碗豆喵完成签到 ,获得积分10
2分钟前
3分钟前
斯文败类应助科研通管家采纳,获得10
3分钟前
3分钟前
lph完成签到 ,获得积分10
3分钟前
DJ_Tokyo完成签到,获得积分0
3分钟前
yaya完成签到 ,获得积分10
3分钟前
3分钟前
zhangsan完成签到,获得积分10
4分钟前
靓丽奇迹完成签到 ,获得积分10
4分钟前
4分钟前
和风完成签到 ,获得积分10
4分钟前
4分钟前
科研通AI6应助舒适的大有采纳,获得10
4分钟前
5分钟前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
5分钟前
BowieHuang应助科研通管家采纳,获得10
5分钟前
CodeCraft应助科研通管家采纳,获得10
5分钟前
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
Nonlinear Problems of Elasticity 3000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 1581
Encyclopedia of Agriculture and Food Systems Third Edition 1500
Minimizing the Effects of Phase Quantization Errors in an Electronically Scanned Array 1000
Specialist Periodical Reports - Organometallic Chemistry Organometallic Chemistry: Volume 46 1000
Current Trends in Drug Discovery, Development and Delivery (CTD4-2022) 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5534541
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4622572
关于积分的说明 14582648
捐赠科研通 4562692
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2500318
邀请新用户注册赠送积分活动 1479848
关于科研通互助平台的介绍 1451059