El esquema de fabricación del chip multisensor basado en la matriz TiOx NT:(a – e) denotan respectivamente lámina de Ti (a), Lámina de Ti con matriz NT preparada (b), la matriz NT extraída (c), la matriz NT colocada sobre el chip (d), el esquema del chip multisensor conectado a una tarjeta de cerámica de 50 pines (e) Crédito: Informes científicos
Confiando en la nanotecnología, Científicos de Rusia y Alemania dirigidos por el científico investigador de Skoltech Fedor Fedorov han desarrollado una solución innovadora para detectar rastros de gas en el aire.
Dada la creciente población mundial, la humanidad tiene una necesidad urgente de sensores de gas precisos y asequibles que puedan monitorear de manera confiable el estado de la atmósfera. El sensor de gas ideal sería altamente sensible y selectivo, lo que le permite detectar incluso los rastros más ligeros de ciertos tipos de sustancias en el aire. También sería económico de producir y energéticamente eficiente.
En el presente, la mayoría de los sensores de gas están hechos de óxidos de metales de transición, materiales de carbono (grafeno, nanotubos de carbono) y varios polímeros. A pesar del evidente progreso en el aumento de la sensibilidad de dichos sensores, la selectividad inadecuada sigue siendo un problema clave. Es más, Siempre existe la necesidad de nuevas tecnologías que sean compatibles con la electrónica moderna. Científicos de varias universidades de Rusia y Alemania se unieron para abordar estos desafíos.
Como resultado de su investigación, han desarrollado una solución nanotecnológica para crear un sensor altamente sensible y selectivo. Estos nuevos sensores consisten en matrices de nanotubos hechos de dióxido de titanio. Eligieron el dióxido de titanio porque presenta buenas propiedades quimiorresistivas; su nivel de resistencia varía con la aparición de vapores de gas en la atmósfera.
El dispositivo es capaz de identificar tipos de sustancias dividiendo un material dado en segmentos y procesando la señal de vector obtenida utilizando técnicas de reconocimiento de patrones. Esto le permite crear una especie de huella digital para cada tipo de gas que detecta. Además de su impacto ambiental, este dispositivo podría resultar eficaz para ayudar a los médicos a diagnosticar enfermedades. Cuando las personas tienen ciertas enfermedades como diabetes o cáncer, su aliento contiene cantidades anormalmente altas de gases orgánicos, particularmente acetona. El sensor de gas podría detectar estas anomalías en los pacientes.
La tecnología es económica y escalable para la electrónica moderna. La tecnología involucra métodos de química blanda para fabricar la matriz nanotubular, que luego se transfiere al chip para que sirva como una capa sensible. "Durante nuestros estudios de laboratorio, pudimos probar la respuesta de nuestro sistema a la acetona, isopropanol y etanol. Los dos últimos gases son muy similares entre sí. Pudimos detectar estos gases y distinguirlos entre sí. Para hacer esto, entrenamos nuestro sistema para identificar la apariencia de un gas por su 'huella digital, '", dijo Fedorov. Los resultados del estudio se han publicado en Informes científicos .
