Site Sponsors
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
Posted in | Nanosensors

Nanosized Sensor untuk Mendeteksi Volatile Organic Compounds

Published on June 21, 2011 at 8:08 PM

Sebuah tim peneliti dari Institut Nasional Standar dan Teknologi (NIST) , George Mason University dan University of Maryland telah membuat berukuran nano sensor yang mendeteksi senyawa organik yang mudah menguap - polutan berbahaya dilepaskan dari cat, pembersih, pestisida dan produk lain - yang menawarkan beberapa keunggulan dibandingkan sensor komersial hari ini gas, termasuk daya rendah suhu ruang operasi dan kemampuan untuk mendeteksi senyawa satu atau beberapa melalui berbagai konsentrasi.

Pekerjaan baru-baru ini diterbitkan adalah bukti dari konsep untuk sensor gas terbuat dari nanowire tunggal dan nanoclusters oksida logam yang dipilih untuk bereaksi terhadap suatu senyawa organik tertentu. Karya ini adalah yang paling terbaru dari beberapa upaya di NIST yang mengambil keuntungan dari sifat unik dari kawat nano oksida dan elemen logam untuk penginderaan zat berbahaya.

Gambar mikroskop elektron scanning dari segmen sensor gas dibuat dari nanowire semikonduktor galium nitrida. Nanowire kurang dari 500 nanometer dilapisi dengan nanoclusters dari titanium dioksida, yang mengubah arus dalam nanowire dalam adanya senyawa organik yang mudah menguap dan sinar ultraviolet. Kredit: NIST

Modern sensor gas komersial terbuat dari tipis, film oksida logam konduktif. Ketika senyawa organik volatile seperti benzena berinteraksi dengan titanium dioksida, misalnya, reaksi mengubah menjalankan arus melalui film, memicu alarm. Sementara film tipis sensor yang efektif, banyak harus beroperasi pada temperatur 200 ° C (392 ° F) atau lebih tinggi. Sering pemanasan dapat menurunkan bahan-bahan yang membentuk film dan kontak, menyebabkan masalah kehandalan. Selain itu, sebagian film tipis sensor bekerja dalam kisaran yang sempit: satu mungkin menangkap sejumlah kecil toluena di udara, tetapi gagal untuk mengendus rilis besar gas. Jangkauan sensor nanowire baru berjalan dari hanya 50 bagian per miliar sampai dengan 1 bagian per 100, atau 1 persen dari udara di sebuah ruangan.

Sensor baru ini, dibangun menggunakan proses fabrikasi yang sama yang biasa digunakan untuk chip komputer silikon, beroperasi menggunakan prinsip dasar yang sama, tetapi pada skala yang lebih kecil: galium nitrida kabel kurang dari 500 nanometer dan kurang dari 10 mikrometer panjangnya . Meskipun ukuran mikroskopis mereka, kawat nano dan nanoclusters titanium dioksida mereka dilapisi dengan memiliki rasio permukaan-ke-volume tinggi yang membuat mereka sangat peka.

"Arus listrik yang mengalir melalui nanosensors kita adalah dalam kisaran microamps, sementara sensor tradisional memerlukan milliamps," jelas NIST Abhishek Motayed. "Jadi kita penginderaan dengan daya jauh lebih sedikit dan energi The nanosensors juga menawarkan keandalan yang lebih besar dan ukuran lebih kecil.. Mereka begitu kecil sehingga Anda dapat menempatkan mereka di mana saja." Sinar ultraviolet, bukan panas, mempromosikan titanium dioksida bereaksi dengan adanya senyawa organik yang mudah menguap.

Selanjutnya, setiap nanowire kristal bebas cacat tunggal, bukan konglomerasi butiran kristal dalam film tipis sensor, jadi mereka kurang rentan terhadap degradasi. Dalam tes kehandalan selama tahun lalu, berukuran nano sensor tidak mengalami kegagalan. Sementara sensor saat ini tim eksperimental yang disetel untuk mendeteksi benzena serta senyawa yang mirip organik yang mudah menguap toluena, etilbenzena dan xilena, tujuan mereka adalah untuk membangun sebuah perangkat yang mencakup sebuah array kawat nano dan berbagai oksida logam nanoclusters untuk menganalisis campuran senyawa. Mereka berencana untuk berkolaborasi dengan tim NIST lain untuk menggabungkan pendekatan mereka dengan sinar ultraviolet akibat panas penginderaan teknologi nanowire.

Bagian dari pekerjaan ini dilakukan di George Mason University ini didanai oleh National Science Foundation.

Last Update: 6. October 2011 08:24

Tell Us What You Think

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

Leave your feedback
Submit