Ny nanoforskning fører til sensorer, der registrerer forurenende stoffer i vand

(Phys.org)-Mange organiske forurenende stoffer i luften og i drikkevand skal påvises ved meget lave koncentrationer. Forskning udgivet af laboratoriet i Prashant V. Kamat, John A. Zahm professor i naturvidenskab ved University of Notre Dame, kunne være fordelagtigt ved påvisning af disse forurenende stoffer.

Kamat-laboratoriet bruger Surface-Enhanced Raman-spektroskopi til at gøre brug af sølvnanopartikler til at øge følsomhedsgrænsen for kemisk detektion. Forskere i denne undersøgelse har udarbejdet en halvleder-grafen-metalfilm, der har forskellige fordele:Absorptionen af ​​organiske molekyler på filmens grafenoverflade øger den lokale forureningskoncentration ved siden af ​​sølvnanopartikler.

Forskerne har undersøgt brugen af ​​grafenoxidfilm, hvori halvleder titandioxid (TiO ₂ ) og metal -nanopartikler afsættes på modsatte sider af grafenoverfladen. "Vi arbejder i øjeblikket på at opdage miljøforurenende stoffer på endnu lavere niveauer, ”Siger Kamat. "Omhyggelig kontrol af metalstørrelse og belastning er nøglen til at optimere strimler til test af vandkvalitet."

Under UV -belysning, elektronerne fra TiO2 fanges af grafenoxidfilmen og køres hen over filmen for at reducere metalioner til metal nanopartikler. Denne elektron-hop-proces på tværs af grafenoxidfilmen tillader design af en sideadskilt halvleder-metal nanopartikelarkitektur.

Graphene, en todimensionel krystallinsk form for kulstof, er kendt for sin bemærkelsesværdige mekaniske styrke, meget høj termisk og elektrisk ledningsevne og mange forskellige anvendelsesmuligheder. Selvom de ledende egenskaber ved grafenplader deponeret på forskellige substrater er godt forstået, Kamat-gruppen har vist, at transporten af ​​elektroner ikke er begrænset til 2-D-planet. Her, elektronens hop fra den ene side af grafen muliggør den sideselektive aflejring af sølvnanopartikler.

"En anden potentiel anvendelse er inden for fotokatalytisk produktion af solbrændstoffer, "Siger Kamat." F.eks. med halvleder -nanopartikler på den ene side af et grafenark og en metalkatalysator på den anden side, man kan oprette en hybridsamling, der selektivt kan opdele vand i ilt og brint. ”