El mundo se ha industrializado cada vez más en los últimos siglos, llevando todo tipo de tecnología y comodidades a las masas. Sin embargo, los trabajadores en entornos industriales a menudo corren el riesgo de exposición a muchos gases peligrosos, como el dióxido de nitrógeno (NO2 ). La inhalación de este gas puede provocar enfermedades respiratorias graves como asma y bronquitis, y comprometer gravemente la salud de los trabajadores industriales. Monitoreo constante de NO2 Por lo tanto, se necesitan niveles elevados para garantizar un lugar de trabajo seguro.
Para ayudar con esto, se han desarrollado muchos tipos de sensores selectivos de gas utilizando diferentes materiales orgánicos e inorgánicos. Algunos de ellos, como los sensores de cromatografía de gases o los sensores electroquímicos de gases, son muy sofisticados, pero caros y voluminosos. Por otro lado, los sensores resistivos y capacitivos basados en semiconductores parecen ser una alternativa prometedora, mientras que los sensores de gas con semiconductores orgánicos (OSC) representan una opción flexible y de bajo costo.
No obstante, estos sensores de gas aún enfrentan algunos problemas de rendimiento, incluida una baja sensibilidad y una estabilidad deficiente para las aplicaciones de sensores.
En este contexto, un equipo de investigadores de Corea, dirigido por el profesor Yeong Don Park del Departamento de Energía e Ingeniería Química de la Universidad Nacional de Incheon, se propuso encontrar estrategias innovadoras para aprovechar OSC NO2. tecnología de sensores al siguiente nivel.
Su estudio fue publicado en Chemical Engineering Journal .
Para ello, el equipo propuso un diseño de sensor de gas híbrido orgánico-inorgánico basado en la combinación de un polímero orgánico conductor y nanocristales de perovskita. Incorporaron un CsPbBr3 perovskita en una matriz de polímero conductivo para mejorar su rendimiento de detección de gases mientras se mantiene la velocidad de detección.
Modificaron aún más la superficie de los nanocristales de perovskita con ligandos de polímero zwitteriónico. Una vez hidratados, estos ligandos mejoraron enormemente la afinidad del sensor por el NO2 moléculas de gas, lo que resulta en una mejor absorción.
Experimentos adicionales revelaron que el diseño propuesto superaba a los sensores convencionales en términos de sensibilidad química al NO2 . Además, su sistema era muy resistente a la oxidación, gracias a la acción protectora de los nanocristales de perovskita. Por lo tanto, podría resistir el almacenamiento en condiciones ambientales durante varias semanas, mostrando una durabilidad impresionante y un mayor potencial para una instalación a largo plazo.
"Nuestros hallazgos sugieren un nuevo enfoque para el desarrollo y diseño de sensores de gas basados en diversos compuestos de materiales para lograr una sensibilidad y selectividad superiores", destaca el profesor Park, mientras analiza los resultados.
Dado que los OSC pueden diseñarse para que sean flexibles, livianos y relativamente económicos cuando se produzcan en masa, podrían allanar el camino para la adopción generalizada de sensores de gas en diversos contextos.
"Más allá de entornos específicos como sitios industriales, los sensores de gas OSC podrían permitir a las personas acceder fácilmente a información sobre los niveles de contaminación del aire a través de dispositivos comunes como relojes inteligentes", explica el profesor Park. Y añade:"Además, estos sensores tienen el potencial de hacer avanzar la tecnología de diagnóstico al facilitar la detección temprana de afecciones médicas. Por lo tanto, tienen potencial no sólo para la seguridad industrial sino también en los ámbitos de la seguridad alimentaria, el control de sustancias químicas y el ámbito médico". diagnóstico."
Más información: Duho Jang et al, Enfoque de ingeniería de interfaz polimérica para sensores de gas tipo transistor orgánico funcionalizados con perovskita, Chemical Engineering Journal (2023). DOI:10.1016/j.cej.2023.145482
Información de la revista: Revista de ingeniería química
Proporcionado por la Universidad Nacional de Incheon
