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Posted in | Nanosensors

Nanosized-Fühler für das Entdecken von Flüchtigen Organischen Verbindungen

Published on June 21, 2011 at 8:08 PM

Ein Forscherteam vom National Institute of Standards and Technology (NIST), von der George-Maurer-Universität und von der Universität von Maryland hat Nano--groß Fühler hergestellt, die flüchtige organische Verbindungen - die schädlichen Schadstoffe freigegeben von den Lacken, von den Reinigungsmitteln, von den Schädlingsbekämpfungsmitteln und von anderen Produkten - dieses Angebot einige Vorteile über heutigen Handelsgasfühlern, einschließlich Kleinleistungsraumtemperaturoperation und die Fähigkeit, eine oder einige Mittel über einer großen Auswahl von Konzentrationen zu entdecken entdecken.

Die vor kurzem erschienene Arbeit ist Machbarkeitsnachweis für einen Gasfühler, der von einem einzelnen nanowire und von Metalloxid nanoclusters beschlossen werden, um zu einer spezifischen organischen Verbindung zu reagieren hergestellt wird. Diese Arbeit ist einiger Bemühungen an NIST das neueste, die die eindeutigen Eigenschaften von nanowires und von Metalloxidelementen für das Ermittlen von gefährlichen Stoffen nutzen.

Rasterelektronenmikroskopbild eines Gasfühlerabschnitts fabriziert von einem Halbleiter-nanowire des Galliumnitrids. Das nanowire von weniger als 500 nm herüber wird mit nanoclusters des Titandioxids beschichtet, das den Strom im nanowire in Anwesenheit einer flüchtigen organischen Verbindung und eines UV-Lichts ändert. Kredit: NIST

Moderne Handelsgasfühler werden von den dünnen, leitfähigen Filmen von Metalloxiden hergestellt. Wenn eine flüchtige organische Verbindung wie Benzol auf Titandioxid zum Beispiel einwirkt ändert eine Reaktion den aktuellen Betrieb durch den Film und startet eine Warnung. Während Dünnschichtfühler effektiv sind, müssen viele bei den Temperaturen von 200° C (392° F) funktionieren oder höher. Häufige Heizung kann die Materialien vermindern, die die Filme und die Kontakte bilden und Zuverlässigkeitsprobleme verursachen. Darüber hinaus arbeiten die meisten Dünnschichtfühler innerhalb eines schmalen Bereiches: ein finge möglicherweise eine kleine Menge Toluol in der Luft, aber nicht können eine enorme Freisetzung von dem Gas heraus schnüffeln ab. Die Reichweite der neuen nanowire Fühler wird von gerade 50 Teilen pro Milliarde bis zu 1-teiligem pro 100 oder von 1 Prozent der Luft in einem Raum ausgeführt.

Diese neuen Fühler, aufgebaut unter Verwendung der gleichen Fälschungsprozesse, die für Silikoncomputerchips allgemein verwendet sind, funktionieren unter Verwendung des gleichen Grundprinzips, aber auf einem viel Klein: die Galliumnitridkabel sind kleiner als 500 nm herüber und weniger als 10 Mikrometer in der Länge. Trotz ihrer mikroskopischen Größe haben die nanowires und die Titandioxid nanoclusters, die sie mit beschichtet werden, ein hohes Oberfläche-zuvolumen Verhältnis, das sie vorzüglich empfindlich macht.

„Der elektrische Strom, der unsere nanosensors durchfließt, ist in den MA sich erstreckt, während traditionelle Fühler Milli-Amperes benötigen,“ erklärt Abhishek Motayed NIST. „So ermittlen wir mit viel weniger Leistung und Energie. Die nanosensors bieten auch größere Zuverlässigkeit und die kleineren an. Sie sind so klein, dass Sie sie überall setzen können.“ UV-Licht, eher als Wärme, fördert das Titandioxid, um in Anwesenheit einer flüchtigen organischen Verbindung zu reagieren.

Weiter ist jedes nanowire ein fehlerfreier einzelner Kristall, eher als die Anhäufung von Kristallkörnern in den Dünnschichtfühlern, also sind sie für Abbau weniger anfällig. In den Zuverlässigkeitsprüfungen in dem letzten Jahr, haben die Nano--groß Fühler nicht Versagen erfahren. Während die aktuellen experimentellen Fühler des Teams justiert werden, um Benzol sowie die ähnlichen flüchtigen organischen Verbindungen Toluol, Äthylbenzol und Xylen zu entdecken, ist ihr Ziel, eine Einheit aufzubauen, die eine Reihe nanowires und verschiedene Metalloxid nanoclusters für das Analysieren von Mischungen von Mitteln umfaßt. Sie planen, mit anderen NIST-Teams zusammenzuarbeiten, um ihren UV-Licht Anflug mit dem durch Hitze bewirkten nanowire zu kombinieren, das Technologien ermittlt.

Der Teil dieser Arbeit, die an der George-Maurer-Universität durchgeführt wurde, wurde durch die National Science Foundation finanziert.

Last Update: 12. January 2012 13:49

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