Nano-politiforurening

Forurenende stoffer, der udsendes af fabrikker og bilers udstødning, påvirker mennesker, der indånder disse skadelige gasser og forværrer også klimaændringerne oppe i atmosfæren. At kunne påvise sådanne emissioner er en kritisk nødvendig foranstaltning.

Ny forskning foretaget af Nanoparticles by Design Unit ved Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST), har i samarbejde med Materials Center Leoben Østrig og det østrigske Center for Elektronmikroskopi og Nanoanalyse udviklet en effektiv måde at forbedre metoder til påvisning af forurenende emissioner ved hjælp af en sensor på nanoskala. Avisen blev udgivet i Nanoteknologi .

Forskerne brugte en kobberoxid nanotråd dekoreret med palladiumnanopartikler til at detektere kulilte, en almindelig industriel forurening. Sensoren blev testet under forhold svarende til omgivende luft, da fremtidige enheder udviklet fra denne metode skal fungere under disse forhold.

Kobberoxid er en halvleder, og forskere bruger nanotråde fremstillet af det til at søge efter potentiel anvendelse i mikroelektronikindustrien. Men i gassensing-applikationer, kobberoxid blev meget mindre bredt undersøgt sammenlignet med andre metaloxidmaterialer.

En halvleder kan fåes til at opleve dramatiske ændringer i dens elektriske egenskaber, når en lille mængde af fremmede atomer bliver lavet til at binde sig til dens overflade ved høje temperaturer. I dette tilfælde, kobberoxid-nanotråden blev gjort til en del af et elektrisk kredsløb. Forskerne opdagede kulilte indirekte, ved at måle ændringen i det resulterende kredsløbs elektriske modstand i nærvær af gassen. De fandt ud af, at kobberoxid-nanotråde dekoreret med palladiumnanopartikler viser en signifikant større stigning i elektrisk modstand i nærvær af kulilte end den samme type nanotråde uden nanopartiklerne.

OIST Nanopartikler by Design Unit brugte en sofistikeret teknik, der gjorde det muligt for dem først at sigte nanopartikler efter størrelse, derefter aflever og deponerer palladiumnanopartiklerne på overfladen af ​​nanotrådene på en jævnt fordelt måde. Denne jævne spredning af størrelse udvalgte nanopartikler og de resulterende nanopartikler-nanowire interaktioner er afgørende for at få en forbedret elektrisk respons. OIST nanopartikelaflejringssystemet kan skræddersyes til at deponere flere typer nanopartikler på samme tid, adskilt på adskilte områder af waferen, hvor nanotråden sidder. Med andre ord, dette system kan konstrueres til at være i stand til at detektere flere slags gasser. Det næste trin er at detektere forskellige gasser på samme tid ved at bruge flere sensorenheder, med hver enhed, der bruger en anden type nanopartikel.

Sammenlignet med andre muligheder, der undersøges inden for gassensing, som er omfangsrige og svære at miniaturisere, nanotrådgassensorer vil være billigere og potentielt nemmere at masseproducere.

De vigtigste energiomkostninger ved drift af denne type sensor vil være de høje temperaturer, der er nødvendige for at lette de kemiske reaktioner for at sikre en bestemt elektrisk reaktion. I denne undersøgelse blev der brugt 350 grader celsius. Imidlertid, Forskellige konfigurationer af nanotråd-nanopartikler bliver i øjeblikket undersøgt for at sænke driftstemperaturen for dette system.

"Jeg tror, ​​at nanopartikeldekorerede nanotråde har et enormt potentiale for praktiske anvendelser, da det er muligt at inkorporere denne type teknologi i industrielle enheder, sagde Stephan Steinhauer, en postdoc-stipendiat fra Japan Society for the Promotion of Science (JSPS), der arbejder under vejledning af prof. Mukhles Sowwan ved OIST Nanopartikler by Design Unit.