La detección de monóxido de carbono CO en el aire es un problema vital, ya que el CO es un gas venenoso y un contaminante ambiental. El CO generalmente se deriva de la combustión incompleta de combustibles a base de carbono, como el gas para cocinar y la gasolina;no tiene olor, sabor o color y, por lo tanto, es difícil de detectar. Los científicos han estado investigando sensores que pueden determinar la concentración de CO, y un equipo de la Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa OIST, junto con la Universidad deToulouse ha encontrado un método innovador para construir tales sensores.
Como herramienta para la detección de CO, los científicos usan cables extremadamente pequeños: nanocables de óxido de cobre. Los nanocables de óxido de cobre reaccionan químicamente con CO, creando una señal eléctrica que puede usarse para cuantificar la concentración de CO. Estos nanocables son tan delgados que es posiblecaben más de 1,000 en el grosor promedio de un cabello humano.
Dos problemas han obstaculizado el uso de nanocables. "El primer problema es la integración de nanocables en dispositivos que son lo suficientemente grandes como para ser manejados y que también pueden ser fácilmente producidos en masa", dijo el profesor Mukhles Sowwan, director de Nanoparticles by DesignUnidad en OIST. "El segundo problema es la capacidad de controlar el número y la posición de los nanocables en dichos dispositivos". Ambas dificultades podrían haber sido resueltas por el Dr. Stephan Steinhauer, investigador postdoctoral en OIST, junto con el profesor Sowwan e investigadores delUniversidad de Toulouse. Recientemente publicaron su investigación en la revista ACS Sensors.
"Para crear nanocables de óxido de cobre, debe calentar las microestructuras de cobre vecinas. A partir de las microestructuras, los nanocables crecen y cierran la brecha entre las microestructuras, formando una conexión eléctrica entre ellas", explicó el Dr. Steinhauer. "Integramos microestructuras de cobreen una microplaca, desarrollada por la Universidad de Toulouse. Una microplaca es una membrana delgada que puede calentar hasta varios cientos de grados Celsius, pero con un consumo de energía muy bajo ". Gracias a la microplaca, los investigadores tienen un altogrado de control sobre la cantidad y posición de los nanocables. Además, la microplaca proporciona a los científicos datos sobre la señal eléctrica que pasa a través de los nanocables.
El resultado final es un dispositivo excepcionalmente sensible, capaz de detectar concentraciones muy bajas de CO. "Potencialmente, los sensores de CO miniaturizados que integran nanocables de óxido de cobre con microplacas son el primer paso hacia la próxima generación de sensores de gas", Prof Sowwancomentó: "A diferencia de otras técnicas, nuestro enfoque es rentable y adecuado para la producción en masa".
Este nuevo método también podría ayudar a los científicos a comprender mejor la vida útil del sensor. El rendimiento de un sensor disminuye las horas extras, y este es un problema importante en la detección de gases. Los datos obtenidos con este método podrían ayudar a los científicos a comprender los mecanismos detrás de tal fenómeno,proporcionándoles información que comienza al comienzo de la vida útil del sensor. Tradicionalmente, los investigadores primero hacen crecer los nanocables, luego los conectan a un dispositivo y finalmente comienzan a medir la concentración de CO ". Nuestro método permite hacer crecer los nanocables de forma controladaatmósfera, donde puede realizar inmediatamente mediciones de detección de gas ", señaló el Dr. Steinhauer." Básicamente, deja de crecer y comienza a medir, todo en el mismo lugar ".
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Materiales proporcionado por Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa - OIST . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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