Nanomaterials per la Percezione delle Applicazioni

Il Professor Perena Gouma, Dipartimento di Scienza dei Materiali & Assistenza Tecnica, State University del Ruscello Pietroso di New York (SUNY)
Autore Corrispondente: pgouma@notes.cc.sunysb.edu

Il campo dei sensori comprende un'ampia varietà di materiali e di unità utilizzati per la cattura degli stimoli chimici o biologici di fisico medica, che li convertono in segnali in uscita misurabili. I Nanomaterials possono essere utilizzati come gli elementi sensibili attivi o ricevitori, come componenti transducing (per esempio elettro o azionatori chemo-meccanici) e proprio mentre elettrodi in circuiti e nelle centrali elettriche elettronici (per esempio nanowires).1,2

Il Centro per i Nanomaterials e Sviluppo del Sensore a State University di New York al Ruscello Pietroso che l'autore stabilito nel 2003 e lei ancora dirige, specializza sulla sintesi e sull'uso dei nanomaterials: ossidi metallici, polimeri dell'elettrotipia-attivo, i loro compositi ed i loro ibridi con le biomolecole (enzimi, peptidi), soprattutto come elementi attivi dei sistemi del sensore di bio-/chemical. I Nanomaterials sono molto importanti a chemosensing resistente2, un modo chiave di trasduzione in cui gli input di segnale chimici o biochimici inducono i cambiamenti nella resistenza elettrica dell'elemento attivo.

Poiché l'adsorbimento di gas sulle superfici dei materiali del sensore è fondamentale al trattamento resistente di rilevazione del gas, ridurre la dimensionalità dei materiali del sensore al nanoscale, così aumentando la loro superficie al rapporto del volume, ha l'effetto ovvio del miglioramento della sensibilità del gasa. I Numerosi rapporti nella letteratura hanno documentato parecchi aumenti di ordini di grandezza nella risposta del gas dei nanomaterials confrontati alle loro controparti in serie (ier)1,3. La risposta ed il tempo di recupero dei chemiresistors nanomaterials basati possono essere impressionante bassi quanto i millisecondi1-3.

a aumento dell'ampiezza di cambiamento della resistenza elettrica dell'elemento attivo in presenza della stessa concentrazione del gas

bi nanowires dell'ossido di metallo del monocristallo dell'allungamento “estremo„ sono stati sintetizzati dal gruppo di ricerca del Professor Gouma per mezzo di electrospinning

c l'uso di nanotecnologia per l'individuazione tempestiva, la prevenzione e la cura delle malattie

Il gruppo di ricerca del Professor Gouma ha dato i contributi unici all'instaurazione ed a spiegare della specificità del gas osservata in nanomaterials funzionali dell'ossido di metallo, quali TiO2, il MOO3 ed il WO3. Facendo Uso di un approccio cristallochimico, è indicato che la fase del nanomaterial (polimorfo cristallografico) piuttosto che è composizione chimica, è il parametro critico che gestisce l'affinità di un ossido di metallo stechiometrico ad un analito gassoso specifico4,5. Per esempio, sia la â-fase di MOO3 che la ã-fase di WO3 sono selettive ad ossido di azoto (NO), perché entrambe dividono la struttura cubica del triossido del renio6. Ciò non è il caso con la un-fase di MOO3 che ha una struttura di cristallo ortorombica unica e aperta che servisce da rivelatore altamente selettivo dell'ammoniaca7.

Interessante, c'è una fase poco nota del materiale3 del WO che è ferroelettrico e fa un rivelatore eccellente dell'acetone8. Questa fase è thermodinamicamente Grazie sotto stabili9di -40°C. alla disponibilità dei trattamenti nanomanufacturing10, il gruppo di ricerca del Professor Gouma poteva stabilizzare questo nanophase al RT ed usarlo per percepire11. Questo nanomaterial “novello„, la å-fase WO3, interagisce con i gas polari tramite un dielettrico che poling percependo il meccanismo8,11, un'innovazione vera nella percezione del gas.

Poichè la sintesi del nanoscale degli ossidi metallici favorisce il metastability12, ora c'è una casella degli strumenti delle fasi “rare„ disponibili per intossicare la rilevazione ed il video, compreso il WO,3 il anatase e il brookite esagonali TiO2, per nominare alcuni. Furthemore, elaborante queste fasi “gas-selettive„ dell'ossido nelle configurazioni del nanowire 1Db aggiunge la sensibilità migliore alla specificità del gas13, così i limiti di segnalazione soltanto di alcuni molecole del gas (livelli del ppb) dei metaboliti di segnalazione sono stati raggiunti recentemente1-3. Ciò che trova ha implicazioni importanti per le applicazionic di nanomedicine dei nanomaterials.

Fra le riuscite nanotecnologie a che Il Centro per i Nanomaterials e lo Sviluppo del Sensore a State University di New York al Ruscello Pietroso ha aperto la strada, i sistemi diagnostici dell'analisi di unica respirazione stanno fuori. L'Olfatto Elettronico14 (se è le tecnologie elettroniche della linguetta o della punta), è stato limitato dalla mancanza di sensori selettivi per discriminare i gas in un ambiente complesso del gas (quale l'odore del respiro).

Figura 1. nanoparticelle Ceramiche dell'ossido che è utilizzata come elementi sensibili in un prototipo dell'unità di breathanalysis (indicato sopra) che videi selettivamente la concentrazione di biomarcatore gassoso per il video del diabete in un modo non invadente (copyright: P. Gouma, CNSD).

I sensori nanomaterials basati descritti precedentemente offrono le alternative economiche ai rivelatori ottici costosi ed ingombranti, il gas selettivo in competizione principale che percepisce la tecnologia in sviluppo15. Le unità Inserita/disinserita di nanosensor sono state dimostrate che possono individuare dall'infezione batterica al diabete e perfino cancro polmonare16. Facendo Uso degli ossidi nanostructured bio--verniciati (ureasi in MOO3)17 o bio--nanocomposites (peptidi di PANI/CAionophores/)18 come elementi sensibili, ulteriori amplia la portata di utilizzare i nanomaterials come biosensori resistenti negli strumenti diagnostici non invadenti.

Riassumendo, i nanomaterials stanno avendo un impatto tremendo nella percezione delle applicazioni mentre offrono la selettività migliore, la sensibilità e la risposta rapida agli analiti di bio-/chemical di interesse. I chemosensors Resistenti facendo uso dei nanomaterials hanno permesso a economico novello e le domande non invadenti di sanità e sicurezza, quali gli analizzatori del respiro, hanno sudato i sistemi diagnostici della prova ed altri strumenti personali della protezione e della medicina. Le unità Auto-alimentate di nanosensor che contano completamente sulla tecnologia ibrida del nanowire sono prevedute per il prossimo avvenire.


Riferimenti

1. P. Gouma, Nanomaterials per i Sensori Chimici e la Biotecnologia, Pentola Stanford che Pubblica, 2009.
2. P. Gouma, D. Kubinski, E. Comini e V. Guidi, eds, “Materiali di Nanostructured e Compositi Ibridi per i Sensori del Gas e le Applicazioni Biomediche„, Materiali Ricercano la Società, Warrendale, il PA, la Primavera 2006.
3. G. Shen, PC. Chen, K. Ryu e C. Zhou, “Unità e Prodotto Chimico Percepenti le Applicazioni dell'Ossido di Metallo Nanowires, Giornale di Chimica dei Materiali, 19, Pp. 828-839, 2009.
4. P.I. Gouma, A.K. Prasad e K.K. Iyer, “Nanoprobes Selettivo per la Segnalazione Si Intossica„, Nanotecnologia, 17, Pp. S48-S53, 2006.
5. P.I. Gouma, “Ossidi Polimorfici di Nanostructured per Chemosensors Avanzato„, Rev.Adv. Mater. Sci., 5, Pp. 123-138, 2003.
6. P.I Gouma e K. Kalyanasundaram, “Una Sonda Selettiva di Nanosensing per Ossido di Azoto„, Appl. Phys. Lett., 93, 244102, 2008.
7. A.K. Prasad, D. Kubinski e P.I. Gouma, “Confronto del Solenoide-Gel e della Pellicola Sottile Polverizzata3 RF del MOO Intossicano i Sensori per Rilevazione Selettiva dell'Ammoniaca„, i Sensori & gli Azionatori B, 9, pp.25-30, 2003.
8. Lisheng Wang, “Ha Adattato la Sintesi e la Caratterizzazione di Metabolitedetecting Nanoprobes Selettivo per l'Analisi Tenuta In Mano del Respiro„, tesi di Ph.D., Ruscello Pietroso di SUNY, Dicembre 2008.
9. B.T. Matthias ed E.A. Wood, “trasformazione polimorfica di Bassa temperatura in WO3„. Phys. Rev., 84(6), Pp. 1255-1255, 1951.
10. K. Wegner e S.E. Pratsinis, “Ugello-Estiguendo trattamento per la sintesi controllata della fiamma delle nanoparticelle della titania„, AICHE J., 15, Pp. 432-436, 2003.
11. L. Wang, A. Teleki, S.E. Pratsinis e P.I. Gouma, “Nanoparticelle Ferroelettriche3 del WO per Rivelazione Selettiva Dell'Acetone„, Chem. Mater., 20(15), Pp. 4794 - 4796, 2008.
12. H. Zhang, il H. e J.F. Banfield, “comportamento polimorfico di Comprensione di trasformazione di fase durante la crescita del nanocrystalline cumula: Comprensioni da TiO2„, Giornale di Chimica Fisica B, 104, Pp. 3481-3487 2000.
13. P. Gouma, K. Kalyanasundaram ed A. Bishop, “MOO Nanowires del Monocristallo3 Di Electrospun per la Biochimica che percepisce le sonde„, Giornale del numero speciale di Ricerca, di Nanowires e di Nanotubes dei Materiali, 21(11), Pp. 2904-2910, 2006.
14. P. Gouma e G. Sberveglieri, “Materiali ed Applicazioni Novelli delle Punte e delle Linguette Elettroniche„, SIG.RA Bollettino, 29 (10), Pp. 697-700, 2004.
15. M.R. McCurdy, Y. Bakhirkin, G. Wysocki, R. Lewicki e F.K. Tittel, “Avanzamenti Recenti alle nelle Tecniche Basate a laser per le Applicazioni nell'Analisi del Respiro„, J. Breath Res., 1, 014001, Pp. R1-R12, 2007.
16. P. Gouma, K. Kalyanasundaram, X. Yun, M. Stanacevic e L. Wang, “Analizzatore Chimico del Respiro e del Sensore per Rilevazione dell'Ammoniaca in Respiro Umano Esalato„, Sensori di IEEE, Numero Speciale Su Analisi del Respiro, 10 (1), Pp. 49-53, 2010.
17. S.Y. Gadre e P. Gouma, “Ceramica di Biodoped: Sintesi, Beni Ed Applicazioni„, J. Amer. Ceram. Soc - Articolo Speciale Invitato, 89 (10), Pp. 2987 - 3002, 2006.
18. A.S. Haynes e P.I. Gouma, “Sensori Basati a polimero di Conduzione di Electrospun per Rilevazione Avanzata dell'Agente Patogeno„, Giornale dei Sensori di IEEE, 8(6), Pp. 701-70, Giugno 2008.

Copyright AZoNano.com, il Professor Perena Gouma (State University del Ruscello Pietroso di New York (SUNY))

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

Last Update: 14. June 2013 01:28

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