Los contaminantes emitidos por las fábricas y los escapes de los automóviles afectan a los humanos que inhalan estos gases nocivos y también agravan el cambio climático en la atmósfera. Ser capaz de detectar tales emisiones es una medida muy necesaria.

Nueva investigación de la Unidad de Nanopartículas por Diseño en la Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST), en colaboración con el Centro de Materiales Leoben Austria y el Centro Austriaco de Microscopía Electrónica y Nanoanálisis, ha desarrollado una forma eficiente de mejorar los métodos para detectar emisiones contaminantes utilizando un sensor a nanoescala. El artículo fue publicado en Nanotecnología .

Los investigadores utilizaron un nanoalambre de óxido de cobre decorado con nanopartículas de paladio para detectar monóxido de carbono. un contaminante industrial común. El sensor se probó en condiciones similares a las del aire ambiente, ya que los dispositivos futuros desarrollados a partir de este método deberán funcionar en estas condiciones.

El óxido de cobre es un semiconductor y los científicos utilizan nanocables fabricados con él para buscar una aplicación potencial en la industria de la microelectrónica. Pero en aplicaciones de detección de gas, El óxido de cobre se investigó mucho menos en comparación con otros materiales de óxido metálico.

Se puede hacer que un semiconductor experimente cambios dramáticos en sus propiedades eléctricas cuando se hace que una pequeña cantidad de átomos extraños se adhiera a su superficie a altas temperaturas. En este caso, el nanoalambre de óxido de cobre se hizo parte de un circuito eléctrico. Los investigadores detectaron monóxido de carbono indirectamente, midiendo el cambio en la resistencia eléctrica del circuito resultante en presencia del gas. Descubrieron que los nanocables de óxido de cobre decorados con nanopartículas de paladio muestran un aumento significativamente mayor en la resistencia eléctrica en presencia de monóxido de carbono que el mismo tipo de nanocables sin las nanopartículas.

La unidad de diseño de nanopartículas de OIST utilizó una técnica sofisticada que les permitió tamizar primero las nanopartículas de acuerdo con el tamaño, luego distribuya y deposite las nanopartículas de paladio en la superficie de los nanocables de manera uniforme. Esta dispersión uniforme de nanopartículas seleccionadas de tamaño y las interacciones nanopartículas-nanocables resultantes son cruciales para obtener una respuesta eléctrica mejorada. El sistema de deposición de nanopartículas OIST se puede adaptar para depositar múltiples tipos de nanopartículas al mismo tiempo, segregadas en distintas áreas de la oblea donde se asienta el nanoalambre. En otras palabras, este sistema se puede diseñar para poder detectar múltiples tipos de gases. El siguiente paso es detectar diferentes gases al mismo tiempo mediante el uso de varios dispositivos sensores, con cada dispositivo utilizando un tipo diferente de nanopartícula.

En comparación con otras opciones que se están explorando en detección de gas que son voluminosas y difíciles de miniaturizar, Los sensores de gas de nanocables serán más baratos y potencialmente más fáciles de producir en masa.

El principal costo de energía en el funcionamiento de este tipo de sensor serán las altas temperaturas necesarias para facilitar las reacciones químicas para asegurar cierta respuesta eléctrica. En este estudio se utilizaron 350 grados centígrados. Sin embargo, Actualmente se están investigando diferentes configuraciones de materiales de nanocables y nanopartículas para reducir la temperatura de funcionamiento de este sistema.

“Creo que los nanocables decorados con nanopartículas tienen un enorme potencial para aplicaciones prácticas, ya que es posible incorporar este tipo de tecnología en dispositivos industriales, "dijo Stephan Steinhauer, un investigador postdoctoral de la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia (JSPS) que trabaja bajo la supervisión del Prof. Mukhles Sowwan en la Unidad de Diseño de Nanopartículas de OIST.