Según los investigadores de Penn State y Northeastern University, pronto estará disponible comercialmente un sensor de gas portátil y altamente sensible para el monitoreo ambiental y de salud humana.
El dispositivo sensor es una mejora en los sensores portátiles existentes porque utiliza un mecanismo de autocalentamiento que mejora la sensibilidad. Permite la recuperación y reutilización rápidas del dispositivo. Otros dispositivos de este tipo requieren un calentador externo. Además, otros dispositivos portátileslos sensores requieren un proceso de litografía costoso y lento en condiciones de sala limpia.
La mano y el brazo muestran el sensor aplicado a la escritura interna con una lectura de tamaño de teléfono móvil al lado.
"A la gente le gusta usar nanomateriales para detectar porque su gran relación superficie / volumen los hace muy sensibles", dijo Huanyu Cheng, profesor asistente de ciencias de la ingeniería y mecánica y ciencia e ingeniería de materiales, Penn State. "El problema es elEl nanomaterial no es algo que podamos conectar fácilmente con cables para recibir la señal, lo que requiere la necesidad de algo llamado electrodos interdigitados, que son como los dígitos en la mano ".
Cheng y su equipo usan un láser para modelar una sola línea de nanomaterial altamente porosa similar al grafeno para sensores que detectan gases, biomoléculas y, en el futuro, productos químicos. En la parte no sensible de la plataforma del dispositivo, el equipo creauna serie de líneas serpentinas que cubren con plata. Cuando aplican una corriente eléctrica a la plata, la región de detección de gas se calentará localmente debido a una resistencia eléctrica significativamente mayor, eliminando la necesidad de un calentador separado. Las líneas serpentinas permiten que el dispositivoestirarse, como resortes, para ajustarse a la flexión del cuerpo para sensores portátiles.
Los nanomateriales utilizados en este trabajo son óxido de grafeno reducido y disulfuro de molibdeno, o una combinación de ambos; o un compuesto de óxido de metal que consiste en un núcleo de óxido de zinc y una cubierta de óxido de cobre, que representan las dos clases de gas ampliamente utilizadomateriales del sensor: nanomateriales de baja dimensión y óxido de metal.
"Con un láser de CO2, que a menudo se encuentra en talleres mecánicos, podemos fabricar fácilmente múltiples sensores en nuestra plataforma", dijo Cheng. "Planeamos tener decenas a cien sensores, cada uno selectivo para una molécula diferente, como una nariz electrónica"., para decodificar múltiples componentes en una mezcla compleja "
Según la investigación, la Agencia de Reducción de Amenazas de Defensa de EE. UU. Está interesada en este sensor portátil para detectar agentes químicos y biológicos que podrían dañar los nervios o los pulmones. Una compañía de dispositivos médicos también está trabajando con el equipo para aumentar la producción para la salud del pacientemonitoreo, incluida la detección de biomarcadores gaseosos del cuerpo humano y la detección ambiental de contaminantes que pueden afectar los pulmones.
Ning Yi, estudiante de doctorado en el laboratorio de Chen y coautor principal del artículo publicado en línea en el Revista de Química de Materiales A , dijo, "en este documento, demostramos que podíamos detectar dióxido de nitrógeno, que es producido por las emisiones de los vehículos. También podemos detectar dióxido de azufre, que, junto con el dióxido de nitrógeno, provoca lluvia ácida. Todos estos gases pueden serproblema en seguridad industrial "
Los investigadores dijeron que su próximo paso es crear matrices de alta densidad e intentar algunas ideas para mejorar la señal y hacer que los sensores sean más selectivos. Esto puede implicar el uso del aprendizaje automático para identificar las distintas señales de moléculas individuales en la plataforma.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Estado Penn . Original escrito por Walt Mills. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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