Hurtig, nem måde at lave brint nanosensorer fundet af forskere

Et team af forskere fra Northern Illinois University, med en stor rolle spillet af NIU Ph.D. studerende, har opdaget en ny, praktisk og billig måde at lave højtydende brintsensorer ved hjælp af palladium nanotråde.

Teknologien kan hjælpe med at muliggøre en opskalering til potentielle industrielle applikationer, såsom sikkerhedsmonitorer i fremtidens brintdrevne køretøjer.

Meget brandfarlig brintgas kan ikke lugtes som naturgas. Den nye teknologi producerer sensorer i nanoskala, der arbejder ekstremt hurtigt og vil give mulighed for lukning af sikkerhedsventiler, før farlige koncentrationer af gassen kan nås.

Forskere har vidst, at palladium nanotråde demonstrerede løfte som brintgassensorer i hastighed, følsomhed og ultralavt strømforbrug. Men brugen af ​​enkelt palladium nanotråde stod over for udfordringer på flere områder, herunder nanofabrikation.

"Vi rapporterer om brintsensorer, der udnytter enkelt palladium nanotråde i høj hastighed og følsomhed, og som nemt og billigt kan fremstilles, ” sagde hovedforfatter Xiaoqiao (Vivian) Zeng, en ph.d. studerende i kemi og biokemi på NIU. Den nye forskning er offentliggjort i januar-udgaven af ​​American Chemical Societys prestigefyldte tidsskrift Nano bogstaver .

"De nye typer brintsensorer er baseret på netværk af ultrasmå ( <10 nanometer) palladium nanotråde opnået ved at sputterdeponere palladium på overfladen af ​​en kommercielt tilgængelig og billig filtreringsmembran, " sagde Zeng.

Forskningen blev udført på både Northern Illinois University og Argonne National Laboratory. Forskerne fandt også ud af, at sensorernes hastighed stiger med faldende tykkelser af palladium nanotrådene. Sensorerne er 10 til 100 gange hurtigere end deres modstykker lavet af en kontinuerlig palladiumfilm af samme tykkelse.

"Den overlegne ydeevne af de ultra-små palladium nanowire netværksbaserede sensorer demonstrerer nyheden ved fremstillingstilgangen, som kan bruges til at fremstille højtydende sensorer til andre gasser, " sagde NIU præsidentielle forskningsprofessor i fysik Zhili Xiao, leder af forskerteamet og medrådgiver for Zeng.

Xiao bemærkede, at Zengs enestående bidrag til forskningen er særligt imponerende for en ph.d. kandidat. Zeng kom til NIU i efteråret 2008 efter at have opnået sin kandidatgrad fra University of Science and Technology Beijing. Hun er nu modtager af NIU Nanoscience Fellowship, i fællesskab støttet af universitetet og Argonne.

"Det er ekstremt konkurrencedygtigt at publicere en artikel i Nano Letters, som har en meget høj impact factor, der er bedre end de traditionelt prestigefyldte kemiske og fysiske tidsskrifter, " sagde Xiao. "Vi er stolte af Vivians præstationer og taknemmelige for hendes kreativitet og flid.

"Nanorforskning er virkelig tværfagligt, " tilføjede Xiao. "Kemister har utvivlsomt vist fordele ved nanofabrikation ved at bruge metoder til kemisk syntese til at opnå ekstreme nanostrukturer, mens fysikere har styrker i udforskning af nye fysiske egenskaber på nanoskala. Denne forskning havde stor fordel af Vivians ekspertise inden for kemi. Faktisk, de substrater, der bruges til at danne de nye netværk af palladium nanotråde, er almindelige filtreringselementer kendt af kemikere."