Sensor gas beracun baru meningkatkan batas deteksi

(Berita Nanowerk) The Korea Research Institute of Standards and Science (KRISS) developed a toxic gas sensor with the world’s highest sensitivity. This sensor can precisely monitor nitrogen dioxide (NO2), gas beracun di atmosfer, pada suhu kamar dengan konsumsi daya rendah dan sensitivitas sangat tinggi. Hal ini dapat diterapkan pada berbagai bidang, seperti deteksi gas sisa selama proses pembuatan semikonduktor dan penelitian katalis elektrolisis. Temuan ini telah dipublikasikan di Struktur Kecil (“MOCVD of Hierarchical C-MoS2 Cabang nano untuk ppt-Level NO2 Detection”). Proses pasang surut untuk membuat 3D MoS2 cabang nano. Transformasi struktural MoS2 menjadi bentuk cabang pohon 3D dapat diamati selama waktu sintesis. (Gambar: Institut Penelitian Standar dan Sains Korea) NO2, yang dihasilkan oleh pembakaran bahan bakar fosil pada suhu tinggi dan terutama dikeluarkan melalui knalpot mobil atau asap pabrik, berkontribusi terhadap peningkatan angka kematian akibat polusi udara. Di Korea Selatan, konsentrasi rata-rata tahunan NO2 di udara diatur sebesar 30 ppb (bagian per miliar) atau lebih rendah dengan keputusan presiden. Oleh karena itu, sensor yang sangat sensitif diperlukan untuk mendeteksi gas secara akurat pada konsentrasi yang sangat rendah. Belakangan ini, penggunaan gas beracun yang berpotensi berakibat fatal bagi manusia semakin meningkat akibat berkembangnya industri teknologi tinggi, termasuk manufaktur semikonduktor. Meskipun beberapa laboratorium dan pabrik telah mengadopsi sensor jenis semikonduktor demi keselamatan, tantangannya terletak pada sensitivitas respons yang rendah, sehingga tidak mampu mendeteksi gas beracun yang bahkan dapat terlihat oleh hidung manusia. Untuk meningkatkan sensitivitasnya, pada akhirnya memakan banyak energi karena harus beroperasi pada suhu tinggi. Sensor yang baru dikembangkan, sensor gas beracun tipe semikonduktor generasi berikutnya yang didasarkan pada material canggih, menunjukkan peningkatan kinerja dan kegunaan yang signifikan dibandingkan dengan sensor konvensional. Dengan sensitivitasnya yang luar biasa terhadap reaksi kimia, sensor baru ini dapat mendeteksi NO2 jauh lebih sensitif dibandingkan sensor tipe semikonduktor yang dilaporkan sebelumnya, sensitivitasnya 60 kali lebih tinggi. Selain itu, sensor baru ini mengonsumsi daya minimal saat beroperasi pada suhu kamar, dan proses manufaktur semikonduktornya yang optimal memungkinkan sintesis area luas pada suhu rendah, sehingga mengurangi biaya fabrikasi. Kunci dari teknologi ini terletak pada MoS2 bahan nanobranch yang dikembangkan oleh KRISS. Berbeda dengan struktur datar 2D konvensional pada MoS2, bahan ini disintesis dalam struktur 3D menyerupai cabang pohon, sehingga meningkatkan sensitivitasnya. Selain kekuatan sintesis material yang seragam pada area yang luas, ia juga dapat membuat struktur 3D dengan menyesuaikan rasio karbon dalam bahan mentah tanpa proses tambahan. Tim Metrologi Terintegrasi Semikonduktor KRISS telah secara eksperimental menunjukkan bahwa sensor gas mereka dapat mendeteksi NO2 in the atmosphere at concentrations as low as 5 ppb. The calculated detection limit of the sensor is 1.58 ppt (parts per trillion), marking the world’s highest level of sensitivity. This achievement enables precise monitoring of NO2 di atmosfer dengan konsumsi daya rendah. Sensor ini tidak hanya menghemat waktu dan biaya tetapi juga menawarkan resolusi yang sangat baik. Hal ini diharapkan dapat berkontribusi pada penelitian tentang perbaikan kondisi atmosfer dengan mendeteksi konsentrasi rata-rata tahunan NO2 dan memantau perubahan secara real-time. Hasil evaluasi kinerja sensor gas ultra sensitif yang dikembangkan oleh KRISS. (a), (b): Hasil pengukuran NO2 dengan konsentrasi berbeda menunjukkan resolusi pengukuran yang sangat baik. (c): Hasil pengukuran yang konsisten diamati ketika pengukuran NO2 dengan konsentrasi yang sama diulangi, yang menunjukkan reproduktifitas dan keandalan pengukuran yang tinggi. (d): Sensor menunjukkan kemampuan luar biasa untuk mendeteksi NO secara selektif2 di antara beberapa gas interferensi. (Gambar: Institut Penelitian Standar dan Sains Korea) Karakteristik lain dari teknologi ini adalah kemampuannya untuk menyesuaikan kandungan karbon dalam bahan mentah selama tahap sintesis bahan, sehingga mengubah sifat elektrokimia. Hal ini dapat dimanfaatkan untuk mengembangkan sensor yang mampu mendeteksi gas selain NO2, seperti gas sisa yang dihasilkan selama proses pembuatan semikonduktor. Reaktivitas kimia yang sangat baik dari bahan tersebut juga dapat dimanfaatkan untuk meningkatkan kinerja katalis elektrolisis untuk produksi hidrogen. Jihun Mun, peneliti senior dari Tim Metrologi Terintegrasi Semikonduktor KRISS, mengatakan, “Teknologi ini, yang mengatasi keterbatasan sensor gas konvensional, tidak hanya akan memenuhi peraturan pemerintah tetapi juga memfasilitasi pemantauan kondisi atmosfer domestik secara tepat. Kami akan melanjutkan penelitian lanjutan sehingga teknologi ini dapat diterapkan pada pengembangan berbagai sensor dan katalis gas beracun, lebih dari sekadar pemantauan NO.2 di atmosfer.”

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
• PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• PlatoESG. Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
• PlatoHealth. Kecerdasan Uji Coba Biotek dan Klinis. Akses Di Sini.
• Sumber: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64326.php