Nanomaterials für das Ermittlen von Anwendungen

Professor Perena Gouma, Abteilung der Material-Wissenschaft u. Technik, Staatliche Universität Steinigen Baches New York (SUNY)
Entsprechender Autor: pgouma@notes.cc.sunysb.edu

Der Bereich von Fühlern gibt eine große Vielfalt von den Materialien und von Einheiten um, die für das Erfassen von den Systemtest-, chemischen oder biologischenauslöseimpulsen verwendet werden, die sie in messbare Ausgangssignale konvertieren. Nanomaterials werden als aktive Fühler oder Empfänger, als transducing Bauteile (z.B. Elektro- oder chemo-mechanische Stellzylinder) und selbst als Elektroden im elektronischen Schaltkreis und in den Stromnetzen verwendet möglicherweise (z.B. nanowires).1,2

Die Mitte für Nanomaterials und Fühler-Entwicklung an der Staatlichen Universität von New York am Steinigen Bach, den der Autor, der im Jahre 2003 festgelegt werden und sie noch auf die Synthese und den Gebrauch der Nanomaterials verweisen, spezialisieren: Metalloxide, Galvano-aktive Polymere, ihre Zusammensetzungen und ihre Kreuzungen mit Biomolekülen (Enzyme, Peptide), Haupt- als aktiven Elementen von bio-/chemical Fühleranlagen. Nanomaterials sind zum widerstrebenden Chemosensing, ein2Schlüsseltransductionsmodus sehr wichtig, in dem chemische oder biochemische Signaleingänge Änderungen im elektrischen Widerstand des aktiven Elements verursachen.

Da Gasaufnahme auf den Materialoberflächen Fühlerzum widerstrebenden Gasdetektionsprozeß grundlegend ist, hat die Verringerung der Dimensionalität der Fühlermaterialien auf dem nanoscale, ihre Oberfläche auf Volumenverhältnis so erhöhend, den offensichtlichen Effekt des Verbesserns von Gasempfindlichkeita. Zahlreiche Berichte in der Literatur haben einige Größenordnungen Zunahmen der Gasantwort von den Nanomaterials dokumentiert, die mit ihren Massen verglichen werden, Kollegen (ier)1,3. Die Antwort und die Genesungszeit von nanomaterials-basierten chemiresistors sind möglicherweise eindrucksvoll so niedrig wie Millisekunden1-3.

a Erhöhen der Amplitude der Änderung des elektrischen Widerstands vom aktiven Element in Anwesenheit der gleichen Konzentration des Gases

bnanowires Oxid des einzelnen Kristalles Metall„des extremen“ Längenverhältnisses wurden von der Forschungsgruppe Professors Goumas mittels des Electrospinnings synthetisiert

c der Gebrauch von Nanotechnologie für die Früherkennung, die Verhinderung und die Heilung von Krankheiten

Forschungsgruppe Professors Goumas hat eindeutige Beiträge zum Festlegen und zum Erklären der Gasbesonderheit gemacht, die in Funktionsmetalloxid Nanomaterials, wie TiO,2 MOO und3 WO beobachtet wird3. Unter Verwendung eines Crystallochemikalie Anfluges wird es gezeigt, dass die Phase des Nanomaterial (kristallographischer polymorpher Körper) eher als es chemische Zusammensetzung ist, ist der kritische Parameter, der die Affinität eines stöchiometrischen Metalloxids zu einem spezifischen gasförmigen Parameter steuert4,5. Zum Beispiel sind die Âphase von3 MOO und die Ãphase von3 WO zum Stickstoffoxid selektiv (NO), weil beides Anteil die Kubikrheniumtrioxydzelle6. Dieses ist nicht der Fall mit der Einphase von MOO, das3 eine eindeutige hat, offene orthorhombische diese Kristallstruktur dient als in hohem Grade selektiver Ammoniakdetektor7.

Interessant gibt es eine wenig bekannte Phase des WO-3 Materials, das ferroelectric ist und einen ausgezeichneten Acetondetektor macht8. Diese Phase ist thermodynamisch stabile untengenannte -40°C.9Dank die Verfügbarkeit von nanomanufacturing Prozessen10, war Forschungsgruppe Professors Goumas, dieses nanophase zu FUNKTELEGRAFIE zu stabilisieren in der Lage und es für das Ermittlen zu verwenden11. Dieser „neue“ Nanomaterial, Åphase WO3, wirkt auf polare Gase durch einen dielektrischen poling Abtastmechanismus8,11, ein wahrer Durchbruch beim Gasermittlen ein.

Da nanoscale Synthese von Metalloxiden metastability bevorzugt12, es einen Werkzeugkasten „seltene“ Phasen gibt jetzt, die für Gasdetektion und Überwachung, einschließlich sechseckigen WO,3 anatase und brookite TiO,2 einige zu benennen erhältlich sind. Furthemore, diese „Gas-selektiven“ Oxidphasen in nanowire 1D Konfigurationen aufbereitendb fügt verbesserte Empfindlichkeit Gasbesonderheit13hinzu, so sind Nachweisgrenzen auf nur einige Gasmoleküle (ppb Stufen) von Signalisierenstoffwechselprodukten vor kurzem erzielt worden1-3. Findenes Dieses hat wichtige Auswirkungen für nanomedicinec Anwendungen von Nanomaterials.

Unter mit den erfolgreichen Nanotechnologien, denen die Mitte für Nanomaterials und Fühler-Entwicklung an der Staatlichen Universität von New York am Steinigen Bach vorangegangen hat, stehen einzel- Atemanalysediagnosen heraus. Elektronischer Geruchssinn14 (ob es elektronische Wekzeugspritzen- oder Zungentechnologien ist), ist durch den Mangel an selektiven Fühlern begrenzt worden, um Gase in einer komplexen Gasumgebung zu unterscheiden (wie Atemgeruch).

Abbildung 1. Keramische Oxid nanoparticles, die als Fühler in einem breathanalysis Einheitsprototyp (oben gezeigt) dass Überwachungsgeräte selektiv die Konzentration eines gasförmigen Biomarker für Diabetesüberwachung in einer nichtinvasiven Art verwendet werden (Copyright: P. Gouma, CNSD).

Die nanomaterials-basierte Fühler beschriebenen oben Angebotkostengünstigen alternativen zu den teuren und sperrigen Photosensoren, das konkurrierende selektive Gas der Hauptleitung, das in Entwicklung Technologie ermittlt15. AN/AUS--nanosensor Einheiten sind, die möglicherweise von der bakteriellen Infektion zum Diabetes entdecken, und sogar Lungenkrebs demonstriert worden16. Unter Verwendung der Bio-lackierten nanostructured Oxide (Urease in MOO3)17 oder Bio-nanocomposites (PANI-/CAionophores/peptide)18 als Fühler, weiter erweitert den Bereich der Anwendung von Nanomaterials als widerstrebende Biosensors in den nichtinvasiven Diagnose-Tools.

Zusammenfassend haben Nanomaterials eine ungeheure Auswirkung, wenn sie Anwendungen ermittlen, wie sie verbesserte Selektivität, Empfindlichkeit und schnelle Antwort zu den bio-/chemical Parametern von Zinsen anbieten. Widerstrebende chemosensors unter Verwendung der Nanomaterials haben neues billiges aktiviert und nichtinvasive Anwendungen für Gesundheit und Sicherheit, wie Atemanalysegeräte, schwitzten Prüfungsdiagnosen und andere personifizierte Medizin- und Schutzhilfsmittel. Selfpowered nanosensor Einheiten, die vollständig auf hybrider nanowire Technologie beruhen, werden während der nahen Zukunft vorgestellt.


Bezüge

1. P. Gouma, Nanomaterials für Chemische Fühler und Biotechnologie, Pan Veröffentlichendes Stanford, 2009.
2. P. Erforschen Gouma, D. Kubinski, E. Comini und V. Guidi, Eds, „Nanostructured-Materialien und Hybride Zusammensetzungen für Gas-Fühler und Biomedizinische Anwendungen“, Materialien Gesellschaft, Warrendale, PA, Feder 2006.
3. G. Shen, PC. Chen, K. Ryu und C. Zhou, „Einheiten und Chemikalie, die Anwendungen des MetallOxids Nanowires, Zapfen von Material-Chemie, 19, S. 828-839, 2009 Ermittlen.
4. P.I. Gouma, A.K. Prasad und K.K. Iyer, „Selektives Nanoprobes für das Signalisieren Gast“, Nanotechnologie, 17, S. S48-S53, 2006.
5. P.I. Gouma, „Polymorphe Oxide Nanostructured für Hoch entwickeltes Chemosensors“, Rev.Adv. Mater. Sci., 5, S. 123-138, 2003.
6. P.I Gouma und K. Kalyanasundaram, „ein Selektiver Nanosensing-Fühler für StickstoffOxid“, Appl. Phys. Lett., 93, 244102, 2008.
7. A.K. Prasad, D. Kubinski und P.I. Gouma, „Vergleich des Magnetspule-Gels und HF Spritzten3 Dünnfilm-Gas-Fühler MOO für Selektiven Ammoniak-Befund“, Fühler u. Stellzylinder B, 9, pp.25-30, 2003.
8. Lisheng Wang, „Stellte Synthese und Kennzeichnung von Selektivem Metabolitedetecting Nanoprobes für HandAtem-Analyse“, Ph.D.-These, Steiniger Bach SUNY, Im Dezember 2008 her.
9. B.T. Matthias und E.A. Wood, „polymorphe Transformation der Niedrigen Temperatur in WO3“. Phys. Rev., 84(6), S. 1255-1255, 1951.
10. K. Wegner und S.E. Pratsinis, „Prozess für esteuerte Flammensynthese von Titania nanoparticles Düse-Löschend“, AICHE J., 15, S. 432-436, 2003.
11. L. Wang, A. Teleki, S.E. Pratsinis und P.I. Gouma, „Ferroelectric WO3 Nanoparticles für Aceton-Selektiven Befund“, Chem. Mater., 20(15), S. 4794 - 4796, 2008.
12. H. sammelt Zhang, H. und J.F. Banfield, „Verstehendes polymorphes Phasentransformationsverhalten während des Wachstums von nanocrystalline an: Einblicke von TiO2“, Zapfen von Physikalischer Chemie B, 104, S. 3481-3487 2000.
13. P. Gouma, K. Kalyanasundaram und A. Bishop, „Einzelner Kristall-MOO Nanowires3 Electrospun für Biochemie, die Fühler“, Zapfen von Sonderausgabe Materialien Forschung, Nanowires und Nanotubes, 21(11), S. 2904-2910, 2006 ermittlt.
14. P. Gouma und G. Sberveglieri, „Neue Materialien und Anwendungen von Elektronischen Wekzeugspritzen und von Zungen“, FRAU Bulletin, 29 (10), S. 697-700, 2004.
15. M.R. McCurdy, Y. Bakhirkin, G. Wysocki, R. Lewicki und F.K. Tittel, „Neue Fortschritte in den Laser-Spektroskopie-Basierten Techniken für Anwendungen in der Atem-Analyse“, J. Breath Res., 1, 014001, S. R1-R12, 2007.
16. P. Gouma, K. Kalyanasundaram, X. Yun, M. Stanacevic und L. Wang, „Chemisches Fühler-und Atem-Analysegerät für Ammoniak-Befund in Ausgeatmetem Menschlichem Atem“, IEEE-Fühler, Sonderausgabe auf Atem-Analyse, 10 (1), S. 49-53, 2010.
17. S.Y. Gadre und P. Gouma, „Biodoped-Keramik: Synthese, Eigenschaften Und Anwendungen“, J. Amer. Ceram. Soc. - Eingeladener Sonderbeitrag, 89 (10), S. 2987 - 3002, 2006.
18. A.S. Haynes und P.I. Gouma, „Polymer-Basierte Leitfühler Electrospun für Hoch entwickelten Krankheitserreger-Befund“, IEEE-Fühler-Zapfen, 8(6), S. 701-70, Im Juni 2008.

Copyright AZoNano.com, Professor Perena Gouma (Staatliche Universität Steinigen Baches New York (SUNY))

Date Added: Feb 21, 2010 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 01:24

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit