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5 de junio de 2023
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Artículo
Sí

Hydrogen Sensing Mechanism of WS2 Gas Sensors Analyzed with DFT and NAP-XPS

Publicado en:Sensors. 23 (10): 4623- - 2023-05-10 23(10), DOI: 10.3390/s23104623

Autores: Minezaki, Tomoya; Kruger, Peter; Annanouch, Fatima Ezahra; Casanova-Chafer, Juan; Alagh, Aanchal; Villar-Garcia, Ignacio J J; Perez-Dieste, Virginia; Llobet, Eduard; Bittencourt, Carla

Afiliaciones

ALBA Synchrotron Light Facility - Autor o Coautor
ALBA Synchrotron Light Source, Carrer Llum 2-26, Cerdanyola Del Valles 08290, Spain - Autor o Coautor
Chiba Univ, Grad Sch Sci & Engn, Dept Mat Sci, 1-33 Yayoi Cho,Inage Ku, Chiba, Chiba 2638522, Japan - Autor o Coautor
Chiba University - Autor o Coautor
Univ Mons, Chim Interact Plasma Surface, CIRMAP, Pl Parc 23, B-7000 Mons, Belgium - Autor o Coautor
Univ Rovira & Virgili, Dept Engn Elect, Paisos Catalans 26, Tarragona 43007, Spain - Autor o Coautor
Universitat Rovira i Virgili - Autor o Coautor
Université de Mons - Autor o Coautor
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Resumen

Nanostructured tungsten disulfide (WS2) is one of the most promising candidates for being used as active nanomaterial in chemiresistive gas sensors, as it responds to hydrogen gas at room temperature. This study analyzes the hydrogen sensing mechanism of a nanostructured WS2 layer using near-ambient-pressure X-ray photoelectron spectroscopy (NAP-XPS) and density functional theory (DFT). The W 4f and S 2p NAP-XPS spectra suggest that hydrogen makes physisorption on the WS2 active surface at room temperature and chemisorption on tungsten atoms at temperatures above 150 °C. DFT calculations show that a hydrogen molecule physically adsorbs on the defect-free WS2 monolayer, while it splits and makes chemical bonds with the nearest tungsten atoms on the sulfur point defect. The hydrogen adsorption on the sulfur defect causes a large charge transfer from the WS2 monolayer to the adsorbed hydrogen. In addition, it decreases the intensity of the in-gap state, which is generated by the sulfur point defect. Furthermore, the calculations explain the increase in the resistance of the gas sensor when hydrogen interacts with the WS2 active layer.

Palabras clave

2d materialsdftgas sensinghighly sensitive detectionnanoparticlestmdcs2d materialsAerosol-assisted cvdDftGas sensingNap-xpsTmdcs

Indicios de calidad

Impacto bibliométrico. Análisis de la aportación y canal de difusión

El trabajo ha sido publicado en la revista Sensors debido a la progresión y el buen impacto que ha alcanzado en los últimos años, según la agencia Scopus (SJR), se ha convertido en una referencia en su campo. En el año de publicación del trabajo, 2023, se encontraba en la posición , consiguiendo con ello situarse como revista Q1 (Primer Cuartil), en la categoría Instrumentation.

Desde una perspectiva relativa, y atendiendo al indicador del impacto normalizado calculado a partir de las Citas Mundiales proporcionadas por WoS (ESI, Clarivate), arroja un valor para la normalización de citas relativas a la tasa de citación esperada de: 2.19. Esto indica que, de manera comparada con trabajos en la misma disciplina y en el mismo año de publicación, lo ubica como trabajo citado por encima de la media. (fuente consultada: ESI 14 Nov 2024)

Esta información viene reforzada por otros indicadores del mismo tipo, que aunque dinámicos en el tiempo y dependientes del conjunto de citaciones medias mundiales en el momento de su cálculo, coinciden en posicionar en algún momento al trabajo, entre el 50% más citados dentro de su temática:

  • Media Ponderada del Impacto Normalizado de la agencia Scopus: 1.71 (fuente consultada: FECYT Feb 2024)
  • Field Citation Ratio (FCR) de la fuente Dimensions: 8.04 (fuente consultada: Dimensions Aug 2025)

De manera concreta y atendiendo a las diferentes agencias de indexación, el trabajo ha acumulado, hasta la fecha 2025-08-03, el siguiente número de citas:

  • WoS: 12
  • Scopus: 13
  • Europe PMC: 2
  • Google Scholar: 6

Impacto y visibilidad social

Desde la dimensión de Influencia o adopción social, y tomando como base las métricas asociadas a las menciones e interacciones proporcionadas por agencias especializadas en el cálculo de las denominadas “Métricas Alternativas o Sociales”, podemos destacar a fecha 2025-08-03:

  • El uso, desde el ámbito académico evidenciado por el indicador de la agencia Altmetric referido como agregaciones realizadas por el gestor bibliográfico personal Mendeley, nos da un total de: 37.
  • La utilización de esta aportación en marcadores, bifurcaciones de código, añadidos a listas de favoritos para una lectura recurrente, así como visualizaciones generales, indica que alguien está usando la publicación como base de su trabajo actual. Esto puede ser un indicador destacado de futuras citas más formales y académicas. Tal afirmación es avalada por el resultado del indicador “Capture” que arroja un total de: 49 (PlumX).

Con una intencionalidad más de divulgación y orientada a audiencias más generales podemos observar otras puntuaciones más globales como:

  • El Score total de Altmetric: 0.5.
  • El número de menciones en la red social X (antes Twitter): 2 (Altmetric).

Es fundamental presentar evidencias que respalden la plena alineación con los principios y directrices institucionales en torno a la Ciencia Abierta y la Conservación y Difusión del Patrimonio Intelectual. Un claro ejemplo de ello es:

  • El trabajo se ha enviado a una revista cuya política editorial permite la publicación en abierto Open Access.

Análisis de liderazgo de los autores institucionales

Este trabajo se ha realizado con colaboración internacional, concretamente con investigadores de: Belgium; Japan.