Un sensor de gas mejorado y estirable usando nanocompuestos
El sensor ultrasensible de gas de dióxido de nitrógeno puede encontrar aplicaciones en la monitorización medioambiental en tiempo real o en la industria sanitaria
Investigadores de la Universidad Estatal de Penn, la Universidad del Noreste y cinco universidades de China han desarrollado y probado un sensor de gas que se puede estirar y llevar puesto para la detección ambiental.
Un ejemplo de un sensor de gas flexible usado sobre un nudillo.
Cheng Lab, Penn State
El sensor combina un nuevo material de espuma de grafeno inducido por láser con una forma única de disulfuro de molibdeno y nanocompuestos de óxido de grafeno reducido. Los investigadores estaban interesados en ver cómo las diferentes morfologías, o formas, de los nanocompuestos sensibles al gas afectan la sensibilidad del material para detectar moléculas de dióxido de nitrógeno en muy baja concentración. Para cambiar la morfología, embalaron un contenedor con cristales de sal muy finamente molidos.
El dióxido de nitrógeno es un gas nocivo emitido por los vehículos que puede irritar los pulmones en concentraciones bajas y provocar enfermedades y muerte en concentraciones altas.
Cuando los investigadores añadieron al recipiente disulfuro de molibdeno y redujeron los precursores de óxido de grafeno, los nanocompuestos formaron estructuras en los pequeños espacios entre los cristales de sal. Lo probaron con una variedad de diferentes tamaños de sal y comprobaron la sensibilidad en electrodos interdigitados convencionales, así como en la plataforma de grafeno inducido por láser recientemente desarrollada. Cuando la sal fue eliminada por disolución en agua, los investigadores determinaron que los cristales de sal más pequeños permitían el sensor más sensible.
"Hemos hecho las pruebas a 1 parte por millón y a concentraciones más bajas, lo que podría ser 10 veces mejor que el diseño convencional", dice Huanyu Larry Cheng, profesor adjunto de ciencias de la ingeniería y mecánica y ciencia de los materiales e ingeniería. "Esta es una complejidad bastante modesta comparada con la mejor tecnología convencional que requiere una litografía de alta resolución en una sala limpia."
Ning Yi y Han Li, estudiantes de doctorado de la Universidad Estatal de Penn y coautores del artículo sobre la física de Materials Today, añadieron: "El artículo investigó el rendimiento de detección del compuesto reducido de óxido de grafeno y disulfuro de molibdeno. Más importante aún, encontramos una manera de mejorar la sensibilidad y la relación señal-ruido del sensor de gas controlando la morfología del material compuesto y la configuración de la plataforma de pruebas del sensor. Creemos que el sensor de gas de dióxido de nitrógeno estirable puede encontrar aplicaciones en la vigilancia ambiental en tiempo real o en la industria de la salud".
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