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Posted in | Nanosensors

Sensores de Nanosized para Detectar Compostos Orgânicos Temporários

Published on June 21, 2011 at 8:08 PM

Uma equipe dos pesquisadores do National Institute of Standards and Technology (NIST), da Universidade do Pedreiro de George e da Universidade de Maryland fez os sensores nano-feitos sob medida que detectam compostos orgânicos temporários - poluentes prejudiciais liberados das pinturas, dos líquidos de limpeza, dos insecticidas e dos outros produtos - essa oferta diversas vantagens sobre sensores comerciais de hoje do gás, incluindo a operação da temperatura ambiente da baixa potência e a capacidade detectar um ou diverso composto sobre uma vasta gama de concentrações.

O trabalho recentemente publicado é prova de conceito para um sensor do gás feito de um único nanowire e dos nanoclusters do óxido de metal escolhidos reagir a um composto orgânico específico. Este trabalho é o mais recente de diversos esforços no NIST que se aproveitam das propriedades originais dos nanowires e dos elementos do óxido de metal para detectar substâncias perigosas.

Imagem do microscópio de elétron da Exploração de um segmento do sensor do gás fabricado de um nanowire semiconducting do nitreto do gálio. O nanowire de menos de 500 nanômetros transversalmente é revestido com os nanoclusters do dióxido titanium, que altera a corrente no nanowire na presença de um composto orgânico temporário e de uma luz ultravioleta. Crédito: NIST

Os sensores comerciais Modernos do gás são feitos de filmes finos, condutores de óxidos de metal. Quando um composto orgânico temporário como o benzeno interage com o dióxido titanium, por exemplo, uma reacção altera o corredor actual através do filme, provocando um alarme. Quando os sensores de fita fina forem eficazes, muitos devem operar-se em temperaturas de 200° C (392° F) ou mais altamente. O aquecimento Freqüente pode degradar os materiais que compo os filmes e os contactos, causando problemas da confiança. Além, a maioria de sensores de fita fina funcionam dentro de uma escala estreita: um pôde travar uma pequena quantidade de tolueno no ar, mas não aspira para fora uma liberação maciça do gás. A escala dos sensores novos do nanowire é executado de apenas 50 porções por bilhão até 1 porção por 100, ou de 1 por cento do ar em uma sala.

Estes sensores novos, construídos usando os mesmos processos da fabricação que são de uso geral para chip de computador do silicone, operam-se usando o mesmo princípio básico, mas em uma escala muito menor: os fios do nitreto do gálio são menos de 500 nanômetros transversalmente e menos de 10 micrômetros de comprimento. Apesar de seu tamanho microscópico, os nanowires e os nanoclusters que do dióxido titanium são revestidos com têm uma relação alta do superfície-à-volume que os faça exquisitely sensíveis.

“A corrente elétrica que corre através de nossos nanosensors está nos microampères varia, quando os sensores tradicionais exigirem miliampères,” explica o Abhishek Motayed do NIST. “Assim nós estamos detectando com muito menos potência e energia. Os nanosensors igualmente oferecem a maior confiança e o tamanho menor. São tão pequenos que você pode os pôr em qualquer lugar.” A luz Ultravioleta, um pouco do que o calor, promove o dióxido titanium para reagir na presença de um composto orgânico temporário.

Mais, cada nanowire é um único cristal defeito-livre, um pouco do que a conglomeração das grões de cristal em sensores de fita fina, assim que são menos degradação inclinada. Em testes de confiança sobre o ano passado, os sensores nano-feitos sob medida não experimentaram falhas. Quando os sensores experimentais actuais da equipe forem ajustados para detectar o benzeno assim como os compostos orgânicos temporários similares tolueno, etilbenzeno e xileno, seu objetivo é construir um dispositivo que inclua uma disposição de nanowires e de vários nanoclusters do óxido de metal para analisar misturas dos compostos. Planeiam colaborar com outras equipes do NIST para combinar sua aproximação da luz ultravioleta com o nanowire calor-induzido que detecta tecnologias.

A parcela deste trabalho conduzido na Universidade do Pedreiro de George foi financiada pelo National Science Foundation.

Last Update: 12. January 2012 13:23

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