Ny giftig gassensor forbedrer grænsen for detektion af nitrogendioxid
Forskere ved Korea Research Institute of Standards and Science udviklede en giftig gassensor med verdens højeste følsomhed. Denne sensor kan nøjagtigt overvåge nitrogendioxid (NO2). ), en giftig gas i atmosfæren, ved stuetemperatur med lavt strømforbrug og ultrahøj følsomhed. Det kan anvendes på forskellige områder, såsom påvisning af resterende gasser under halvlederfremstillingsprocessen og forskning i elektrolysekatalysatorer.
NEJ2 , produceret ved højtemperaturforbrænding af fossile brændstoffer og primært udsendt gennem biludstødning eller fabriksrøg, bidrager til en stigning i dødeligheden på grund af luftforurening. I Sydkorea er den årlige gennemsnitlige koncentration af NO2 i luften er reguleret til at være 30 ppb eller lavere ved præsidentielt dekret. Meget følsomme sensorer er derfor nødvendige for nøjagtigt at detektere gasser ved ekstremt lave koncentrationer.
I den seneste tid har brugen af giftige gasser, der potentielt er dødelige for mennesker, været stigende på grund af udviklingen af højteknologiske industrier, herunder halvlederfremstilling. Mens nogle laboratorier og fabrikker har taget halvleder-type sensorer til brug for sikkerheden, ligger udfordringen i deres lave responsfølsomhed, hvilket gør dem ude af stand til at detektere giftige gasser, der endda kan mærkes af den menneskelige næse. For at øge følsomheden bruger de meget energi i sidste ende, fordi de skal fungere ved høje temperaturer.
Den nyudviklede sensor, en næste generation af halvleder-type giftig gassensor baseret på avancerede materialer, udviser væsentligt forbedret ydeevne og anvendelighed sammenlignet med konventionelle sensorer. Med sin enestående følsomhed over for kemiske reaktioner kan den nye sensor registrere NO2 meget mere følsomt end tidligere rapporterede halvleder-type sensorer, en følsomhed, der er 60 gange højere. Desuden bruger den nye sensor minimalt strøm ved stuetemperatur, og dens optimale halvlederfremstillingsproces muliggør syntese af store arealer ved lave temperaturer og reducerer derved fremstillingsomkostningerne.
Nøglen til teknologien ligger i MoS2 nanobranch materiale udviklet af KRISS. I modsætning til den konventionelle 2D flade struktur af MoS2 , er dette materiale syntetiseret i en 3D-struktur, der ligner trægrene, og derved øger følsomheden. Udover sin styrke af ensartet materialesyntese på et stort område, kan den skabe en 3D-struktur ved at justere kulstofforholdet i råmaterialet uden yderligere processer.
KRISS Semiconductor Integrated Metrology Team har eksperimentelt demonstreret, at deres gassensor kan detektere NO2 i atmosfæren ved koncentrationer så lave som 5 ppb. Den beregnede detektionsgrænse for sensoren er 1,58 ppt, hvilket markerer verdens højeste følsomhedsniveau.
Denne præstation muliggør præcis overvågning af NO2 i atmosfæren med lavt strømforbrug. Sensoren sparer ikke kun tid og omkostninger, men tilbyder også fremragende opløsning. Det forventes at bidrage til forskning i forbedring af atmosfæriske forhold ved at påvise årlige gennemsnitlige koncentrationer af NO2 og overvågning af ændringer i realtid.
Et andet kendetegn ved denne teknologi er dens evne til at justere kulstofindholdet i råmaterialet under materialesyntesestadiet og derved ændre de elektrokemiske egenskaber. Dette kan bruges til at udvikle sensorer, der er i stand til at detektere andre gasser end NO2 , såsom restgasser produceret under halvlederfremstillingsprocesserne. Materialets fremragende kemiske reaktivitet kan også udnyttes til at forbedre ydeevnen af elektrolysekatalysatorer til brintproduktion.
Dr. Jihun Mun, en seniorforsker fra KRISS Semiconductor Integrated Metrology Team, sagde:"Denne teknologi, som overvinder begrænsningerne ved konventionelle gassensorer, vil ikke kun opfylde regeringsbestemmelser, men også lette præcis overvågning af indenlandske atmosfæriske forhold. Vi vil fortsætte opfølgende forskning, så denne teknologi kan anvendes til udvikling af forskellige giftige gassensorer og katalysatorer, der strækker sig ud over overvågningen af NO2 i atmosfæren."
Flere oplysninger: Jeongin Song et al., MOCVD for Hierarchical C-MoS2 Nanobranches for ppt-niveau NO2 detektion, Små strukturer (2023). DOI:10.1002/sstr.202200392
Leveret af National Research Council of Science and Technology
Varme artikler
-
Brug af brint til at forbedre litiumionbatterierFra venstre, LLNL postdoc Jianchao Ye arbejder på et litiumionbatteri, mens Morris Wang ser på. De to er en del af et hold, der studerer brugen af brint til længerevarende batterier. Kredit:Julie Ru -
Ny teknik producerer fritstående piezoelektriske ferroelektriske nanostrukturer fra PZT-materialeFerroelektriske strukturer (PhysOrg.com)-Forskere har udviklet en “soft template infiltration” teknik til fremstilling af fritstående piezoelektrisk aktive ferroelektriske nanorør og andre nanostr -
Graphene i stand til at transportere enorme strømme på nanoskalaenDe stærkt ladede ioners stærke elektriske felt er i stand til at rive snesevis af elektroner væk fra grafen inden for femtosekunder. Imidlertid, fordi grafen er i stand til at transportere høje elektr -
Fremskridt gør reduceret grafenoxid-elektronik muligKredit:North Carolina State University Forskere ved North Carolina State University har udviklet en teknik til at omdanne positivt ladet (p-type) reduceret grafenoxid (rGO) til negativt ladet (n-t
- Tiden til at tage risici med lav kulstofovergang seriøst er nu
- Facebook siger, at det burde have revideret Cambridge Analytica
- Bevægelse væk fra plastik:Etuiet med solid body wash
- Nyt ultratyndt materiale til spaltning af vand kan gøre produktionen af brint billigere
- Hvorfor farlige asteroider på vej til Jorden er så svære at opdage
- Hvad er jetstrømmen, og hvordan påvirker klimaændringer den?