Forskere lokker guld til nanotråde

Forskere ved University of Pittsburgh har lokket guld til nanotråde som en måde at skabe et billigt materiale til at påvise giftige gasser, der findes i naturgas. Sammen med kolleger ved National Energy Technology Laboratory (NETL), Alexander Star, lektor i kemi ved Pitts Kenneth P. Dietrich School of Arts and Sciences og hovedefterforsker af forskningsprojektet, udviklet en selvsamlingsmetode, der bruger stilladser (en struktur, der bruges til at holde op eller understøtte et andet materiale) til at dyrke guld nanotråde. Deres resultater, med titlen "Svejsning af guld nanopartikler på grafiske skabeloner til kemisk sensing, " blev offentliggjort online 22. januar i Journal of the American Chemical Society.

"De mest almindelige metoder til at registrere gasser kræver omfangsrigt og dyrt udstyr, " siger Star. "Chip-baserede sensorer, der er afhængige af nanomaterialer til detektion, ville være billigere og mere bærbare, da arbejdere kunne bære dem til at overvåge giftige gasser, såsom hydrogensulfid."

Star og hans forskerhold fastslog, at guldnanomaterialer ville være ideelle til at påvise svovlbrinte på grund af gulds høje affinitet for svovl og unikke fysiske egenskaber ved nanomaterialer. De eksperimenterede med kulstofnanorør og grafen - et hønsenet i atomare skala lavet af kulstofatomer - og brugte computermodellering, røntgendiffraktion, og transmissionselektronmikroskopi for at studere selvsamlingsprocessen. De testede også de resulterende materialers reaktioner på hydrogensulfid.

"For at producere guld nanotrådene, vi suspenderede nanorør i vand med guldholdig klorourinsyre, " siger Star. "Da vi rørte og opvarmede blandingen, guldet reducerede og dannede nanopartikler på ydervæggene af rørene. Resultatet var et stærkt ledende virvar af guld nanotråde og kulstof nanorør."

For at teste nanotrådenes evne til at detektere svovlbrinte, Star og hans kolleger støbte en film af kompositmaterialet på en chip mønstret med guldelektroder. Holdet kunne detektere gas på niveauer så lave som 5 ppb (parts per billion) - et detektionsniveau, der kan sammenlignes med eksisterende sensingsteknikker. Derudover de kunne detektere svovlbrinte i komplekse blandinger af gasser, der simulerede naturgas. Star siger, at gruppen nu vil teste chipsens detektionsgrænser ved hjælp af rigtige prøver fra gasbrønde.