Posted in | Nanosensors

Nanosized חיישנים לגילוי תרכובות אורגניות נדיפות

Published on June 21, 2011 at 8:08 PM

צוות של חוקרים מן המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה (NIST) , ג'ורג' מייסון ואוניברסיטת מרילנד הפכה בגודל ננו חיישנים לזהות תרכובות אורגניות נדיפות - מזהמים מזיקים להשתחרר צבעים, חומרי ניקוי, חומרי הדברה ומוצרים אחרים - כי להציע מספר יתרונות על פני חיישנים מסחרי של היום גז, כולל מבצע בטמפרטורת החדר, צריכת חשמל נמוכה ויכולת לזהות תרכובות אחד או כמה על פני טווח רחב של ריכוזים.

העבודה שפורסם לאחרונה הוא הוכחה של מושג על חיישן הגז עשוי nanowire יחיד תחמוצת מתכת nanoclusters בחרה להגיב תרכובת אורגנית מסוימת. עבודה זו היא האחרונה של מאמצי מספר כי ב NIST לנצל את המאפיינים הייחודיים של nanowires ו תחמוצת מתכת אלמנטים חישה חומרים מסוכנים.

סריקת מיקרוסקופ אלקטרונים תמונה של קטע גז חיישן מפוברק של nanowire של מוליכים למחצה גליום ניטריד. Nanowire של פחות מ 500 ננומטר לרוחב מצופה nanoclusters של תחמוצת טיטניום, אשר משנה את הנוכחי nanowire בנוכחות של תרכובת אורגניות נדיפות אור אולטרה סגול. אשראי: NIST

Modern חיישנים גז מסחרית עשויים, שכבות דקות של מוליך תחמוצות מתכת. כאשר תרכובת אורגניות נדיפות כמו בנזן אינטראקציה עם תחמוצת טיטניום, למשל, בתגובה משנה את הפעלת זרם דרך הסרט, מפעילה אזעקה. בעוד סרט דק חיישנים יעילים, רבים חייבים לפעול בטמפרטורות של 200 ° C (392 ° F) או גבוה יותר. חימום תכופים יכול לבזות את החומרים שמרכיבים את הסרטים ואנשי קשר, גורם לבעיות אמינות. בנוסף, רוב סרט דק חיישנים לעבוד בטווח צר: אפשר לתפוס כמות קטנה של טולואן באוויר, אבל לא מצליחים להריח שחרור מסיבי של גז. מגוון של חיישנים nanowire החדש פועל רק מתוך 50 חלקים למיליארד עד 1 לחלק ל -100, או 1 אחוז של האוויר בחדר.

אלה חיישנים חדשים, נבנה באמצעות תהליכי ייצור באותו משמשות עבור שבבי סיליקון במחשב, לפעול באמצעות העיקרון הבסיסי דומה, אבל בקנה מידה הרבה יותר קטן: את החוטים גליום ניטריד פחות מ 500 ננומטר לרוחב ופחות מ 10 מיקרומטר באורכו . למרות גודלה המיקרוסקופי שלהם, nanowires ודו תחמוצת טיטניום nanoclusters הם מצופים יש יחס גבוה משטח ל-נפח שהופך אותם רגישים ביותר.

"זרם חשמלי זורם דרך nanosensors שלנו היא בטווח microamps, בעוד חיישנים מסורתיים דורשים מיליאמפר", מסביר Abhishek NIST של Motayed. "אז אנחנו חישה עם הרבה פחות כוח ואנרגיה. Nanosensors מציעים גם אמינות יותר גודל קטן יותר. הם קטנים, כך שאתה יכול לשים אותם בכל מקום." האור האולטרה סגול, ולא חום, מקדם את דו תחמוצת טיטניום להגיב בנוכחות תרכובת אורגניות נדיפות.

יתר על כן, nanowire כל גביש חופשי פגם יחיד, ולא אוסף של גרגרי קריסטל סרט דק חיישנים, ולכן הם פחות נוטים השפלה. בבדיקות אמינות במהלך השנה האחרונה, חיישנים בגודל ננו לא חוויתי כישלונות. בעוד חיישנים הניסוי הנוכחי של הקבוצה מכוונים לגילוי בנזן וכן תרכובות אורגניות נדיפות דומה ethylbenzene טולואן, קסילן ו, המטרה שלהם היא לבנות מכשיר שכולל מערך של nanowires שונים תחמוצת מתכת nanoclusters לניתוח תערובות של תרכובות. הם מתכננים לשתף פעולה עם צוותים אחרים NIST לשלב גישה אור אולטרה סגול עם חום הנגרמת nanowire טכנולוגיות חישה.

החלק הזה של העבודה שנערך באוניברסיטת ג'ורג' מייסון מומן על ידי הקרן הלאומית למדע.

Last Update: 6. October 2011 08:23

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