Ultrafast Response Optical Microfiber Interferometric VOC Sensor Based on Evanescent Field Interaction with ZIF‐8/Graphene Oxide Nanocoating

超细纤维 材料科学 纳米材料 光子学 石墨烯 超短脉冲 纳米技术 光电子学 光纤传感器 纤维 光学 激光器 复合材料 物理
作者
Yan Huang,Wenfu Lin,Tiansheng Huang,Zhenru Li,Ziruo Zhang,Ruitao Xiao,Xiao Yang,Shuting Lian,Jiongshen Pan,Jun Ma,Wei Wang,Li‐Peng Sun,Jie Li,Bai‐Ou Guan
出处
期刊:Advanced Optical Materials [Wiley]
卷期号:10 (3) 被引量:33
标识
DOI:10.1002/adom.202101561
摘要

Abstract Incorporating nanomaterials into photonic device to enhance light–matter interaction is a promising method to enhance photonic sensing, and investigating the interaction of nanomaterials with photonic devices is essential for evanescent field‐based photonic devices. In this study, the light–matter interaction of nanomaterial‐photonic devices is investigated via in situ synthesis of multilayer zeolitic imidazolate framework‐8 (ZIF‐8) nanoparticles on a graphene oxide (GO) premodified optical fiber. The introduction of GO successfully refines the weak adhesion of ZIF‐8 on the optical microfiber, which aids the synthesis of highly uniform morphology. Based on the evanescent field change during the growth process of ZIF‐8 on the optical microfiber, the optical properties of ZIF‐8 are obtained through experiment and simulation. Ethanol is used to verify the capability of the sensing platform, and a concentration specific response with high sensor response at room temperature and low limit detection (5.26 ppm) is demonstrated, which matches the theoretical results. The incorporation of the GO/ZIF‐8 multilayer fiber sensor leads to ultrafast sensor response (118 ms), resulting from the high specific surface area and porous structure. The obtained sensor provides a guideline for metal‐organic frameworks (MOFs) coated photonic devices with potential industrial applications and environmental benefits.
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