Ο νέος αισθητήρας τοξικών αερίων βελτιώνει το όριο ανίχνευσης

(Ειδήσεις Nanowerk) Το Ερευνητικό Ινστιτούτο Προτύπων και Επιστήμης της Κορέας (KRISS) ανέπτυξε έναν αισθητήρα τοξικών αερίων με την υψηλότερη ευαισθησία στον κόσμο. Αυτός ο αισθητήρας μπορεί να παρακολουθεί με ακρίβεια το διοξείδιο του αζώτου (NO2), ένα τοξικό αέριο στην ατμόσφαιρα, σε θερμοκρασία δωματίου με χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και εξαιρετικά υψηλή ευαισθησία. Μπορεί να εφαρμοστεί σε διάφορα πεδία, όπως η ανίχνευση υπολειμματικών αερίων κατά τη διαδικασία κατασκευής ημιαγωγών και η έρευνα σε καταλύτες ηλεκτρόλυσης. Τα ευρήματα έχουν δημοσιευθεί στο Μικρές Κατασκευές («MOCVD του Ιεραρχικού C-MoS2 Nanobranches για ppt-Επίπεδο NO2 Ανίχνευση"). Παλιρροιακή διαδικασία για τη δημιουργία 3D MoS2 νανοκλαδιά. Ο δομικός μετασχηματισμός του MoS2 σε ένα τρισδιάστατο σχήμα κλαδιού δέντρου μπορεί να παρατηρηθεί κατά τη διάρκεια του χρόνου σύνθεσης. (Εικόνα: Korea Research Institute of Standards and Science) NO2, που παράγεται από την καύση ορυκτών καυσίμων σε υψηλές θερμοκρασίες και που εκπέμπεται κυρίως από τα καυσαέρια των αυτοκινήτων ή τον καπνό του εργοστασίου, συμβάλλει στην αύξηση της θνησιμότητας λόγω της ατμοσφαιρικής ρύπανσης. Στη Νότια Κορέα, η μέση ετήσια συγκέντρωση NO2 στον αέρα ρυθμίζεται να είναι 30 ppb (μέρη ανά δισεκατομμύριο) ή χαμηλότερα με προεδρικό διάταγμα. Επομένως, απαιτούνται πολύ ευαίσθητοι αισθητήρες για την ακριβή ανίχνευση αερίων σε εξαιρετικά χαμηλές συγκεντρώσεις. Τα τελευταία χρόνια, η χρήση τοξικών αερίων που είναι δυνητικά θανατηφόρα για τον άνθρωπο έχει αυξηθεί λόγω της ανάπτυξης βιομηχανιών υψηλής τεχνολογίας, συμπεριλαμβανομένης της κατασκευής ημιαγωγών. Ενώ ορισμένα εργαστήρια και εργοστάσια έχουν υιοθετήσει αισθητήρες τύπου ημιαγωγών για ασφάλεια, η πρόκληση έγκειται στη χαμηλή ευαισθησία απόκρισής τους, καθιστώντας τα ανίκανα να ανιχνεύσουν τοξικά αέρια που μπορεί να γίνουν αντιληπτά ακόμη και στην ανθρώπινη μύτη. Για να αυξηθεί η ευαισθησία, καταναλώνουν πολύ ενέργεια στο τέλος γιατί πρέπει να λειτουργούν σε υψηλές θερμοκρασίες. Ο πρόσφατα αναπτυγμένος αισθητήρας, ένας αισθητήρας τοξικών αερίων επόμενης γενιάς τύπου ημιαγωγού που βασίζεται σε προηγμένα υλικά, παρουσιάζει σημαντικά βελτιωμένη απόδοση και χρηστικότητα σε σύγκριση με τους συμβατικούς αισθητήρες. Με την εξαιρετική ευαισθησία του στις χημικές αντιδράσεις, ο νέος αισθητήρας μπορεί να ανιχνεύσει NO2 πολύ πιο ευαίσθητα από ό,τι είχαν αναφερθεί προηγουμένως αισθητήρες τύπου ημιαγωγών, μια ευαισθησία που είναι 60 φορές υψηλότερη. Επιπλέον, ο νέος αισθητήρας καταναλώνει ελάχιστη ισχύ που λειτουργεί σε θερμοκρασία δωματίου και η βέλτιστη διαδικασία κατασκευής ημιαγωγών του επιτρέπει τη σύνθεση μεγάλης περιοχής σε χαμηλές θερμοκρασίες, μειώνοντας έτσι το κόστος κατασκευής. Το κλειδί της τεχνολογίας βρίσκεται στο MoS2 υλικό νανοκλάδων που αναπτύχθηκε από την KRISS. Σε αντίθεση με τη συμβατική 2D επίπεδη δομή του MoS2, αυτό το υλικό συντίθεται σε μια τρισδιάστατη δομή που μοιάζει με κλαδιά δέντρων, ενισχύοντας έτσι την ευαισθησία. Εκτός από την αντοχή του στην ομοιόμορφη σύνθεση υλικού σε μεγάλη περιοχή, μπορεί να δημιουργήσει μια τρισδιάστατη δομή προσαρμόζοντας την αναλογία άνθρακα στην πρώτη ύλη χωρίς πρόσθετες διαδικασίες. Η ομάδα ολοκληρωμένης μετρολογίας KRISS Semiconductor έχει δείξει πειραματικά ότι ο αισθητήρας αερίου της μπορεί να ανιχνεύσει NO2 στην ατμόσφαιρα σε συγκεντρώσεις τόσο χαμηλές όσο 5 ppb. Το υπολογιζόμενο όριο ανίχνευσης του αισθητήρα είναι 1.58 ppt (μέρη ανά τρισεκατομμύριο), σημειώνοντας το υψηλότερο επίπεδο ευαισθησίας στον κόσμο. Αυτό το επίτευγμα επιτρέπει την ακριβή παρακολούθηση του NO2 στην ατμόσφαιρα με χαμηλή κατανάλωση ενέργειας. Ο αισθητήρας όχι μόνο εξοικονομεί χρόνο και κόστος αλλά προσφέρει και εξαιρετική ανάλυση. Αναμένεται να συμβάλει στην έρευνα για τη βελτίωση των ατμοσφαιρικών συνθηκών ανιχνεύοντας μέσες ετήσιες συγκεντρώσεις NO2 και παρακολούθηση αλλαγών σε πραγματικό χρόνο. Αποτελέσματα αξιολόγησης απόδοσης του υπερευαίσθητου αισθητήρα αερίου που αναπτύχθηκε από την KRISS. (α), (β): Αποτελέσματα μέτρησης ΝΟ2 με διαφορετικές συγκεντρώσεις επιδεικνύουν εξαιρετική ευκρίνεια μέτρησης. (γ): Συνεπή αποτελέσματα μέτρησης παρατηρήθηκαν κατά τη μέτρηση του ΝΟ2 με την ίδια συγκέντρωση επαναλήφθηκε, γεγονός που υποδηλώνει υψηλή αναπαραγωγιμότητα και αξιοπιστία μετρήσεων. (δ): Ο αισθητήρας επέδειξε εξαιρετική ικανότητα επιλεκτικής ανίχνευσης ΝΟ2 ανάμεσα σε πολλά αέρια παρεμβολής. (Εικόνα: Κορεατικό Ερευνητικό Ινστιτούτο Προτύπων και Επιστήμης) Ένα άλλο χαρακτηριστικό αυτής της τεχνολογίας είναι η ικανότητά της να προσαρμόζει την περιεκτικότητα σε άνθρακα στην πρώτη ύλη κατά το στάδιο της σύνθεσης του υλικού, μεταβάλλοντας έτσι τις ηλεκτροχημικές ιδιότητες. Αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανάπτυξη αισθητήρων ικανών να ανιχνεύουν αέρια διαφορετικά από το ΝΟ2, όπως τα υπολειμματικά αέρια που παράγονται κατά τις διαδικασίες κατασκευής ημιαγωγών. Η εξαιρετική χημική αντιδραστικότητα του υλικού μπορεί επίσης να αξιοποιηθεί για τη βελτίωση της απόδοσης των καταλυτών ηλεκτρόλυσης για την παραγωγή υδρογόνου. Ο Δρ Jihun Mun, ανώτερος ερευνητής της KRISS Semiconductor Integrated Metrology Team, είπε: «Αυτή η τεχνολογία, η οποία ξεπερνά τους περιορισμούς των συμβατικών αισθητήρων αερίου, όχι μόνο θα πληροί τους κυβερνητικούς κανονισμούς αλλά θα διευκολύνει επίσης την ακριβή παρακολούθηση των οικιακών ατμοσφαιρικών συνθηκών. Θα συνεχίσουμε την έρευνα παρακολούθησης, ώστε αυτή η τεχνολογία να μπορεί να εφαρμοστεί στην ανάπτυξη διαφόρων αισθητήρων και καταλυτών τοξικών αερίων, που εκτείνονται πέρα ​​από την παρακολούθηση του NO2 στην ατμόσφαιρα.»

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoESG. Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoHealth. Ευφυΐα βιοτεχνολογίας και κλινικών δοκιμών. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64326.php