Egy új, kis méretű nitrogén-dioxid-érzékelő segíthet megvédeni a környezetet a járművek olyan szennyezőanyagaitól, amelyek tüdőbetegséget és savas esőt okoznak.
A TMOS, az Ausztrál Kutatási Tanács Transzformatív Metaoptikai Rendszerek Kiválósági Központjának kutatói nanovezetékekből álló érzékelőt fejlesztettek ki, oldalanként egyötöd milliméteres négyzetben, ami azt jelenti, hogy könnyen beépíthető egy szilícium chipbe. .
legújabb számában megjelent kutatásban Az Advanced Materials Ph.D. Shiyu Wei, a Központ Ausztrál Nemzeti Egyetem csapatának tudósa és vezető szerzője úgy írja le, hogy az érzékelő nem igényel áramforrást , mivel saját napenergiával működő generátorral működik.
Wei azt mondja: „Mivel az ehhez hasonló eszközöket integráljuk szenzorhálózatába a tárgyak internete technológiájának , az alacsony energiafogyasztás hatalmas előnyt jelent a rendszer mérete és költségei szempontjából. riasztásokat küld a telefonjára, ha veszélyes mennyiségű nitrogén-dioxidot észlel a kipufogóból.”
Dr. Zhe Li társszerzője szerint: „Ez az eszköz csak a kezdet. Alkalmazható más gázok, például az aceton kimutatására is, amely nem invazív kilégzési tesztként használható a ketózis, beleértve a diabetikus ketózist, kimutatására. megmenteni számtalan életet.
A meglévő gázérzékelők terjedelmesek és lassúak, és képzett kezelőt igényelnek. Ezzel szemben az új készülék gyorsan és egyszerűen 1 rész per milliárdnál is kevesebbet tud mérni, a TMOS prototípusa pedig USB interfészt használt a számítógéphez való csatlakozáshoz.
A nitrogén-dioxid a NOx kategóriájú szennyező anyagok egyike. Amellett, hogy hozzájárul a savas esők kialakulásához, már kis koncentrációban is veszélyes az emberre. Gyakori szennyezőanyag az autókból, és beltérben is keletkezik a gáztűzhelyeken.
Az eszköz kulcsa egy PN csomópont – egy napelem motorja –, amely egy nanohuzal (egy kb. 100 nanométer átmérőjű, 3-4 mikron magasságú kis, hatszögletű oszlop) alakú, amely egy talpon helyezkedik el. Az egymástól körülbelül 600 nanométeres távolságra elhelyezkedő nanoszálas napelemek ezreiből álló rendezett tömb alkotta az érzékelőt.
Az egész eszköz indium-foszfidból készült , az alap cinkkel adalékolt, hogy a P részt képezze, az N szakasz pedig a nanohuzalok csúcsán, szilíciummal adalékolva. Mindegyik nanohuzal középső része adalékolás nélkül (a belső szakasz, I), elválasztva a P és N szakaszokat.
A készülékre eső fény kis áramot hoz létre az N és P szakaszok között. Ha azonban a PN átmenet belső középső szakaszát bármilyen nitrogén-dioxid érinti, amely erős oxidálószer, amely elszívja az elektronokat, ez az áramerősség csökkenését okozza.
A merülés mérete lehetővé teszi a levegő nitrogén-dioxid koncentrációjának kiszámítását. Dr. Zhe Li, az EME posztdoktori ösztöndíjasa által végzett numerikus modellezés kimutatta, hogy a PN csomópont tervezése és gyártása döntő fontosságú a jel maximalizálásához.
A nitrogén-dioxid jellemzői – erős adszorpció, erős oxidáció – megkönnyítik az indium-foszfid megkülönböztetését más gázoktól. Az érzékelő az indium-foszfid nanoszál felületének funkcionalizálásával más gázok észlelésére is optimalizálható.
A TMOS főkutatója, Lan Fu professzor, a kutatócsoport vezetője azt mondta: „A végső cél több gáz érzékelése egyetlen kis chipen. A környezeti szennyező anyagok mellett ezeket az érzékelőket egészségügyi ellátásban is bevethetik, például biomarkerek kilégzési tesztjére. betegségtől.
„Az apró gázérzékelő könnyen integrálható és méretezhető. Ez a metaoptikával kombinálva azt ígéri, hogy nagy teljesítményű és többféle funkcióval rendelkező multiplex érzékelők jönnek létre, amelyek lehetővé teszik számukra, hogy illeszkedjenek az intelligens érzékelő hálózatokba. A TMOS kutatócsoportok hálózata Ausztrália elkötelezett ezen a területen.
„Az általunk kifejlesztett technológiák megváltoztatják életünket és társadalmunkat az elkövetkező években, a tárgyak internete technológiájának nagyszabású bevezetésével a valós idejű adatgyűjtéshez és autonóm válaszadáshoz olyan alkalmazásokban, mint a légszennyezés megfigyelése, az ipari vegyi veszélyek észlelése, az intelligens városok. és a személyes egészségügyi ellátás.”