Noul senzor de gaz toxic îmbunătățește limita de detectare

(Știri Nanowerk) Institutul de Cercetare a Standardelor și Științei din Coreea (KRISS) a dezvoltat un senzor de gaz toxic cu cea mai mare sensibilitate din lume. Acest senzor poate monitoriza cu precizie dioxidul de azot (NO2), un gaz toxic în atmosferă, la temperatura camerei cu consum redus de energie și sensibilitate ultra-înalta. Poate fi aplicat în diverse domenii, cum ar fi detectarea gazelor reziduale în timpul procesului de fabricare a semiconductorilor și cercetarea catalizatorilor de electroliză. Concluziile au fost publicate în Structuri Mici („MOCVD al C-MoS ierarhic2 Nanoramuri pentru ppt-Nivel NR2 Detectare"). Proces de maree pentru crearea MoS 3D2 nano-ramuri. Transformarea structurală a MoS2 într-o formă de ramură de copac 3D poate fi observată în timpul sintezei. (Imagine: Institutul de Cercetare din Coreea de Standarde și Știință) NR2, produsă de arderea la temperatură înaltă a combustibililor fosili și emisă în principal prin evacuarea automobilelor sau fumul fabricii, contribuie la creșterea mortalității din cauza poluării aerului. În Coreea de Sud, concentrația medie anuală de NO2 în aer este reglementată să fie de 30 ppb (părți pe miliard) sau mai mică prin decret prezidențial. Prin urmare, sunt necesari senzori foarte sensibili pentru a detecta cu precizie gazele la concentrații extrem de scăzute. În ultima vreme, utilizarea gazelor toxice care sunt potențial fatale pentru oameni a fost în creștere datorită dezvoltării industriilor de înaltă tehnologie, inclusiv a producției de semiconductori. În timp ce unele laboratoare și fabrici au adoptat senzori de tip semiconductor pentru siguranță, provocarea constă în sensibilitatea lor scăzută de răspuns, făcându-le incapabile să detecteze gaze toxice care pot fi chiar perceptibile de nasul uman. Pentru a crește sensibilitatea, consumă multă energie în final pentru că trebuie să funcționeze la temperaturi ridicate. Senzorul nou dezvoltat, un senzor de gaz toxic de tip semiconductor de ultimă generație, bazat pe materiale avansate, prezintă o performanță și o utilizare semnificativ îmbunătățite în comparație cu senzorii convenționali. Datorită sensibilității sale remarcabile la reacțiile chimice, noul senzor poate detecta NO2 mult mai sensibil decât senzorii de tip semiconductor raportați anterior, o sensibilitate care este de 60 de ori mai mare. În plus, noul senzor consumă energie minimă la temperatura camerei, iar procesul său optim de fabricare a semiconductoarelor permite sinteza pe suprafețe mari la temperaturi scăzute, reducând astfel costurile de fabricație. Cheia tehnologiei constă în MoS2 material nanobranchi dezvoltat de KRISS. Spre deosebire de structura convențională plată 2D a MoS2, acest material este sintetizat într-o structură 3D asemănătoare cu ramurile copacilor, sporind astfel sensibilitatea. Pe lângă puterea sa de sinteza uniformă a materialului pe o suprafață mare, poate crea o structură 3D prin ajustarea raportului de carbon din materia primă fără procese suplimentare. Echipa de metrologie integrată KRISS Semiconductor a demonstrat experimental că senzorul lor de gaz poate detecta NO2 în atmosferă la concentrații de până la 5 ppb. Limita de detecție calculată a senzorului este de 1.58 ppt (părți per trilion), marcând cel mai înalt nivel de sensibilitate din lume. Această realizare permite monitorizarea precisă a NO2 în atmosferă cu consum redus de energie. Senzorul nu numai că economisește timp și costuri, dar oferă și o rezoluție excelentă. Se așteaptă să contribuie la cercetarea privind îmbunătățirea condițiilor atmosferice prin detectarea concentrațiilor medii anuale de NO2 și monitorizarea schimbărilor în timp real. Rezultatele evaluării performanței senzorului de gaz ultrasensibil dezvoltat de KRISS. (a), (b): Rezultatele măsurării NO2 cu concentrații diferite demonstrează o rezoluție excelentă de măsurare. (c): S-au observat rezultate de măsurare consecvente atunci când măsurarea NO2 cu aceeași concentrație a fost repetat, ceea ce indică reproductibilitate ridicată și fiabilitate a măsurătorilor. (d): Senzorul a prezentat o capacitate excelentă de a detecta selectiv NO2 dintre mai multe gaze interferente. (Imagine: Institutul de Cercetare din Coreea de Standarde și Știință) O altă caracteristică a acestei tehnologii este capacitatea sa de a ajusta conținutul de carbon din materia primă în timpul etapei de sinteză a materialului, modificând astfel proprietățile electrochimice. Acest lucru poate fi utilizat pentru a dezvolta senzori capabili să detecteze alte gaze decât NO2, cum ar fi gazele reziduale produse în timpul proceselor de fabricație a semiconductorilor. Reactivitatea chimică excelentă a materialului poate fi, de asemenea, exploatată pentru a îmbunătăți performanța catalizatorilor de electroliză pentru producerea de hidrogen. Dr. Jihun Mun, cercetător senior al echipei de metrologie integrată KRISS Semiconductor, a declarat: „Această tehnologie, care depășește limitările senzorilor de gaz convenționali, nu numai că va îndeplini reglementările guvernamentale, ci va facilita și monitorizarea precisă a condițiilor atmosferice interne. Vom continua cercetările ulterioare, astfel încât această tehnologie să poată fi aplicată la dezvoltarea diverșilor senzori și catalizatori de gaze toxice, extinzându-se dincolo de monitorizarea NO.2 în atmosferă.”

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Împuterniciți-vă. Accesați Aici.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Mediu inconjurator, Solar, Managementul deșeurilor. Accesați Aici.
• PlatoHealth. Biotehnologie și Inteligență pentru studii clinice. Accesați Aici.
• Sursa: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64326.php