Denne ultratynde sensor kan redde dine lunger – og klimaet

nitrogendioxid, et luftforurenende stof, der udsendes af biler, der drives af fossile brændstoffer og gasfyr, er ikke kun dårligt for klimaet – det er dårligt for vores helbred. Langtidseksponering for NO ₂ har været forbundet med øget hjertesygdom, luftvejssygdomme som astma, og infektioner.

Nitrogendioxid er lugtfri og usynlig - så du har brug for en speciel sensor, der nøjagtigt kan registrere farlige koncentrationer af den giftige gas. Men de fleste tilgængelige sensorer er energikrævende, da de normalt skal fungere ved høje temperaturer for at opnå passende ydeevne.

En ultratynd sensor, udviklet af et team af forskere fra Berkeley Lab og UC Berkeley, kunne være svaret.

I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Nano bogstaver , forskerholdet rapporterede om en atomisk tynd "2D"-sensor, der fungerer ved stuetemperatur og dermed bruger mindre strøm end konventionelle sensorer.

Forskerne siger, at den nye 2D-sensor - som er konstrueret af en enkeltlagslegering af rheniumniobiumdisulfid - også kan prale af overlegen kemisk specificitet og genopretningstid.

I modsætning til andre 2D-enheder lavet af materialer såsom grafen, den nye 2D-sensor reagerer elektrisk selektivt på nitrogendioxid-molekyler, med minimal respons på andre giftige gasser såsom ammoniak og formaldehyd. Derudover den nye 2D-sensor er i stand til at detektere ultralave koncentrationer af nitrogendioxid på mindst 50 ppm, sagde Amin Azizi, en postdoktor fra UC Berkeley og hovedforfatter af den aktuelle undersøgelse.

Når en sensor baseret på molybdændisulfid eller kulstofnanorør har detekteret nitrogendioxid, det kan tage timer at komme tilbage til sin oprindelige tilstand ved stuetemperatur. "Men vores sensor tager kun et par minutter, " sagde Azizi.

Den nye sensor er ikke bare ultratynd – den er også fleksibel og gennemsigtig, hvilket gør den til en god kandidat til bærbare miljø- og sundhedsovervågningssensorer. "Hvis nitrogendioxidniveauerne i det lokale miljø overstiger 50 ppm, det kan være meget farligt for en person med astma, men lige nu, personlige nitrogendioxidgassensorer er upraktiske." sagde Azizi. Deres sensor, hvis den er integreret i smartphones eller anden bærbar elektronik, kunne udfylde det hul, han tilføjede.

Berkeley Labs postdoc-forsker og medforfatter Mehmet Dogan stolede på Cori-supercomputeren ved National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC), en supercomputing-brugerfacilitet hos Berkeley Lab, at teoretisk identificere den underliggende sansemekanisme.

Alex Zettl og Marvin Cohen, fakultetsforskere i Berkeley Labs Materials Sciences Division og professorer i fysik ved UC Berkeley, var med til at lede undersøgelsen.