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휘발성 유기화합물 검출을 위한 Nanosized 센서

Published on June 21, 2011 at 8:08 PM

국립 표준 기술국 (NIST), 조지 석수 대학 및 메릴란드 대학에서 연구원의 팀은 사격량의 광범위에 1개의 또는 몇몇 화합물을 검출하는 휘발성 유기화합물 - 페인트, 세탁기술자, 농약 및 그밖 제품에서 풀어 놓이는 유해한 오염물질 -를 그 제안 저전력 실내 온도 작동 및 기능을 포함하여 오늘 상업적인 가스 센서에 몇몇 이점, 검출하는 nano 치수가 재진 센서를 만들었습니다.

최근에 간행한 일은 특정 유기화합물에 반작용하기 위하여 선택된 단 하나 nanowire 및 금속 산화물 nanoclusters로 만든 가스 센서를 위한 착상의 증명 입니다. 이 일은 NIST에 위험 물질을 느끼기를 위한 nanowires 그리고 금속 산화물 성분의 유일한 속성을 이용하는 몇몇 노력의 최근입니다.

갈륨 질화물의 semiconducting nanowire의 날조되는 가스 센서 세그먼트의 스캐닝 전자 현미경 심상. 전체에 500 미만 나노미터의 nanowire는 휘발성 유기화합물 및 자외선의 면전에서 nanowire에 있는 현재를 바꾸는 이산화티탄의 nanoclusters로 입힙니다. 크레딧: NIST

현대 상업적인 가스 센서는 금속 산화물의 얇은, 전도성 필름으로 만듭니다. 벤젠 같이 휘발성 유기화합물이 이산화티탄과, 예를 들면 상호 작용할 때, 반응은 경보를 시작하는 필름을 통해서 현재 달리기를 바꿉니다. 박막 센서가 효과적인 동안, 많은 것은의 온도에 또는 높이 200° C (F) 392° 작동해야 합니다. 빈번한 난방은 필름 및 위로 연락하는 신뢰도 문제를 일으키는 물자를 떨어뜨릴 수 있습니다. 추가적으로, 대부분의 박막 센서는 좁은 범위 안에 작동됩니다: 1개는 공기에 있는 소량의 툴루엔을 붙잡을지도 모르고, 그러나 가스의 다량 방출을 밖으로 코를 킁킁거리지 못합니다. 새로운 nanowire 센서의 범위는 10억개의 1개까지 부품 당 다만 50 부품 당 100, 또는 룸에 있는 공기의 1%에서 달립니다.

실리콘 컴퓨터 칩을 위해 통용되는 동일 제작 프로세스를 사용하여 건축된 이 새로운 센서는 동일 근본 원리를 사용하여, 그러나 매우 소규모에, 작동합니다: 갈륨 질화물 철사는 500 미만 나노미터 길이의 전체에 그리고 10 이하 마이크로미터입니다. 그들의 현미경 규모에도 불구하고, 로 입히는 이산화티탄 nanoclusters 및 nanowires에는 그(것)들을 절묘하게 과민한 시키는 높은 표면 에 양 비율이 있습니다.

"전통적인 센서는 milliamps를 요구하는 그러나, 우리의 nanosensors를 흘러 관통하는 전류 microamps에 구역 수색합니다"는 설명합니다 NIST의 Abhishek Motayed를 있습니다. "이렇게 우리는 더 적은 힘 및 에너지로 많게 느끼고 있습니다. nanosensors 더 중대한 신뢰도를 및 소형은 또한 제안합니다. 그(것)들은." 그(것)들을 어디에서든지 둘 수 있다 때문에 이렇게 작습니다 자외선은, 열 보다는 오히려 휘발성 유기화합물의 면전에서 반작용하기 위하여, 이산화티탄을 승진시킵니다.

추가로, 각 nanowire는 박막 센서에 있는 수정같은 곡물의 괴상 집적 보다는 오히려 결함이 없는 단결정, 입니다, 그래서 그(것)들은 강직에 보다 적게 수그립니다. 작년 내내 신뢰도 시험에서는, nano 치수가 재진 센서는 실패를 경험하지 않았습니다. 벤젠 뿐 아니라 유사한 휘발성 유기화합물 툴루엔, 에틸벤젠 및 크실렌을 검출하는 위하여 팀의 현재 실험적인 센서가 조정되는 동안, 그들의 목표는 화합물의 혼합물 분석을 위한 nanowires 그리고 각종 금속 산화물 nanoclusters의 소집을 포함하는 장치를 건설하기 위한 것입니다. 그(것)들은 그밖 NIST 팀에 기술을 느끼는 열 유도한 nanowire와 그들의 자외선 접근을 결합하기 위하여 공저하는 것을 계획합니다.

조지 석수 대학에 수행된 국립 과학 재단에 의해 이 일의 부분은 투자되었습니다.

Last Update: 12. January 2012 13:18

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