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2018
05-27

新型装置检测纳米级空气污染


由冲绳研究所科学技术研究生院(OIST),材料中心莱奥本奥地利和奥地利电子显微镜和纳米分析中心设计单位纳米颗粒研究人员的一组研究人员开发了一种新颖的检测环境空气污染的方法纳米级。

新的气体感应装置有望在纳米级对温室气体进行有效的监管。图片来源:GillesTarabiscuitévia Pixabay,CC0 Public Domain。

最近在科学杂志纳米技术上发表的新论文详细介绍了这些研究人员用钯(Pd)纳米颗粒覆盖的氧化铜(CuO)纳米线检测一氧化碳(CO)的方法,气候变化的贡献者。

由于氧化铜(一种已知的半导体)可以通过在高温下将外来原子附着在其表面上而使其电性能发生显着变化,研究团队将CuO纳米线纳入电路中,从而使其能够检测CO通过测量所得电路的电阻变化间接测量。

为了使新型传感器更高效,研究人员采用了一种先进的技术,帮助他们首先根据尺寸(约5 nm)对钯纳米颗粒进行分类,然后以四点结构将其均匀地沉积在纳米线上。测试结果表明,在装有一氧化碳的环境中操作时,传感器的Pd-装饰版本显示出电阻的显着更大的增加。

这种技术也可以用来在传感器的隔离区域同时分层不同的纳米粒子,使其能够检测更广泛的工业污染物。

将钯纳米粒子以均匀分布的方式沉积在整个晶片上,如在背景中所见。如前所述,它们也以相同的均匀分布的方式附着在氧化铜线的表面上。在右上角是用透射电子显微镜(TEM)拍摄的仅能产生黑白图像的单个钯纳米颗粒的顶视图。纳米粒子由钯原子堆叠而成的柱组成。 (该图像已经从原来的修改,以提供更好的可视化。)图片来源:OIST

虽然大多数其他气体传感设备是笨重的,很大程度上不可扩展,他们的小新的对应可以证明是更便宜,更容易生产在大规模。

使这种纳米装置成为默认的工业气体传感器的唯一可预见的障碍是确保必要的电气响应所需的高温 - 该研究使用的温度高达350摄氏度。

进一步的研究将旨在检查不同纳米线 - 纳米粒子的组合,可能会导致调整,使这种极端的热量不必要的。

日本科学促进会(JSPS)博士后研究员Stephan Steinhauer说:“我认为纳米颗粒装饰纳米线在实际应用中具有巨大的潜力,因为可以将这种类型的技术应用到工业设备中。在设计单位的OIST Nanoparticles的Mukhles Sowwan教授的监督下。

在潮湿的合成空气中测试新的电导率(基于电导率波动的含义)气体传感器,模拟未来部署的条件。

来源:学习摘要,oist.jp.