Nanomaterials pour Sentir des Applications

Professeur Perena Gouma, Service de Science Des Matériaux Et Bureau D'études, Université De L'Etat De Ruisseau Pierreux de New York (SUNY)
Auteur Correspondant : pgouma@notes.cc.sunysb.edu

La zone des senseurs entoure une grande variété de matières et de dispositifs employés pour capturer les stimulus d'examen médical, chimiques ou biologiques les convertissant en signaux de sortie mesurables. Des Nanomaterials peuvent être utilisés comme active sentant des éléments ou des récepteurs, en tant que composants transducing (par exemple électro- ou chimio-mécaniques déclencheurs), et même pendant que des électrodes dans les circuits et des systèmes d'alimentation électroniques (par exemple nanowires).1,2

Le Centre pour des Nanomaterials et Développement de Senseur à l'Université De L'Etat De New York au Ruisseau Pierreux que l'auteur déterminé en 2003 et lui dirige, spécialise toujours sur la synthèse et l'utilisation des nanomaterials : oxydes métalliques, polymères électro-actifs, leurs composés, et leurs hybrides avec des biomolécules (enzymes, peptides), principalement en tant qu'éléments actifs des systèmes de senseur de bio-/chemical. Les Nanomaterials sont très importants pour chemosensing résistif2, un mode principal de transduction en lequel les puissances d'entrée de signe chimiques ou biochimiques induisent des changements de la résistance électrique de l'élément actif.

Puisque l'adsorption de gaz sur les surfaces du matériau de senseur est principale au procédé résistif de dépistage de gaz, ramener la dimensionnalité des matériaux de senseur au nanoscale, de ce fait augmentant leur surface au taux de volume, a l'effet évident d'améliorer la sensibilité de gaza. Les états Nombreux dans la littérature ont documenté plusieurs ordres de grandeur des augmentations de la réaction de gaz des nanomaterials comparés à leurs homologues (ier) en vrac1,3. La réaction et le temps de rétablissement des chemiresistors nanomaterials-basés peuvent être impressionnant aussi faibles que des millisecondes1-3.

a augmentation de l'amplitude de modification de la résistance électrique de l'élément actif en présence de la même concentration du gaz

bdes nanowires d'oxyde de métal de monocristal du rapport hauteur/largeur « extrême » ont été synthétisés par l'organisme de recherche de Professeur Gouma's au moyen d'electrospinning

c l'utilisation de la nanotechnologie pour le dépistage précoce, la prévention et la guérison des maladies

L'organisme de recherche de Professeur Gouma a apporté de seules cotisations à déterminer et à expliquer la spécificité de gaz observée en nanomaterials fonctionnels d'oxyde de métal, tels que TiO2, MOO3 et OE3. Utilisant un élan cristallochimique, on lui affiche que la phase du nanomaterial (polymorphe cristallographique) plutôt que lui est composition chimique, est le paramètre critique réglant l'affinité d'un oxyde de métal stoechiométrique à une analyte gazeuse particulière4,5. Par exemple, l'â-phase du MOO3 et la ã-phase de l'OE3 sont sélectrices à l'oxyde nitrique (NO), parce que les deux part la structure cubique de trioxyde de rhénium6. Ce n'est pas le cas avec l'un-phase du MOO3 ayant une seule, ouverte structure cristalline orthorhombique qui sert de détecteur hautement sélecteur d'ammoniums7.

Intéressant, il y a une phase peu connue du matériau3 d'OE qui est ferroélectrique et effectue un excellent détecteur d'acétone8. Cette phase est thermodynamiquement Grâce ci-dessous stable9de -40°C. à la disponibilité des procédés nanomanufacturing10, l'organisme de recherche de Professeur Gouma's pouvait stabiliser ce nanophase à la DROITE et l'utiliser pour se sentir11. Ce nanomaterial « nouveau », OE de å-phase3, agit l'un sur l'autre avec les gaz polaires par un diélectrique poling sentant le mécanisme8,11, une découverte vraie dans se sentir de gaz.

Car la synthèse de nanoscale des oxydes métalliques favorise le metastability12, il y a une boîte à outils de phases « rares » maintenant disponibles pour bouillonner le dépistage et la surveillance, y compris l'OE,3 l'anatase et le brookite hexagonaux TiO2, pour nommer quelques uns. Furthemore, traitant ces phases « gaz-sélectrices » d'oxyde dans des configurations du nanowire 1Db ajoute la sensibilité améliorée à la spécificité de gaz13, ainsi des limites de détection de quelques uns seulement des molécules de gaz (niveaux de ppb) des métabolites de signalisation ont été réalisées récent1-3. Ceci qui trouve a des implications importantes pour des applicationsc de nanomedicine des nanomaterials.

Parmi les nanotechnologies réussies que Le Centre pour des Nanomaterials et le Développement de Senseur à l'Université De L'Etat De New York au Ruisseau Pierreux a frayées un chemin, les diagnostics d'analyse de souffle unique restent à l'extérieur. L'Olfaction Électronique14 (si c'est des technologies électroniques de nez ou de languette), a été limitée par le manque de senseurs sélecteurs pour distinguer des gaz dans un environnement complexe de gaz (tel que l'odeur d'haleine).

Le Schéma 1. nanoparticles Céramiques d'oxyde qui sont utilisés en tant que sentir des éléments dans un prototype de dispositif de breathanalysis (affiché ci-dessus) que des moniteurs sélecteur la concentration d'un biomarqueur gazeux pour le diabète surveillant d'une façon non envahissante (droit d'auteur : P. Gouma, CNSD).

Les senseurs nanomaterials-basés décrits ci-dessus offrent des solutions de rechange peu coûteuses aux détecteurs optiques coûteux et encombrants, le gaz sélecteur de concurrence de canalisation sentant la technologie en cours de développement15. On a expliqué des dispositifs Mise En Marche/arrêt de nanosensor qui peuvent trouver de l'infection bactérienne au diabète, et même cancer de poumon16. Utilisant les oxydes nanostructured bio-dopés (urease dans le MOO3)17 ou bio-nanocomposites (des peptides de PANI/CAionophores/)18 en tant que sentir des éléments, autres augmente l'étendue d'utiliser des nanomaterials en tant que biocapteurs résistifs dans des outils de diagnostic non envahissants.

En résumé, les nanomaterials ont une énorme incidence en sentant des applications pendant qu'ils offrent la sélectivité améliorée, la sensibilité, et la réaction rapide aux analytes de bio-/chemical d'intérêt. Les chemosensors Résistifs utilisant des nanomaterials ont activé des demandes peu coûteuses et non envahissantes nouvelles de santé et sécurité, telle que des analyseurs d'haleine, des diagnostics de test à la sueur, et d'autres outils personnalisés de médicament et de protection. Des dispositifs Autoalimentés de nanosensor se fondant complet sur la technologie hybride de nanowire sont envisagés pour le futur proche.


Références

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Droit d'auteur AZoNano.com, Professeur Perena Gouma (Université De L'Etat De Ruisseau Pierreux de New York (SUNY))

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

Last Update: 14. June 2013 01:20

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