Un equipo de investigación conjunto en Corea logró identificar el principio de reacción del material de detección de gas de alta selectividad y desarrolló el primer sensor de gas de alta selectividad de respuesta múltiple del mundo que puede tomar medidas ópticas y eléctricas simultáneamente. Los equipos están dirigidos por el Dr. Jin Woo Choi del Departamento de Energía y Materiales Electrónicos del Instituto Coreano de Ciencia de los Materiales (KIMS), el Dr. Han Seul Kim del Instituto Coreano de Ciencia e Información Tecnológica (KISTI) y el Profesor Hyung Woo Lee de la Universidad Nacional de Pusan.

Los materiales de detección de gas semiconductor existentes detectan el gas a medida que las moléculas de gas se adsorben en la superficie de la capa de detección, lo que da como resultado un cambio de resistencia eléctrica. Los materiales existentes están infrautilizados, ya que la selectividad del gas es baja ya que la resistencia cambia independientemente del tipo de gas y, en la mayoría de los casos, el cambio de propiedad eléctrica es el único indicador. El equipo de investigación desarrolló un nuevo material cuya estructura cristalina cambia cuando se expone a un gas específico y, basándose en esto, produjo un sensor de gas de alta selectividad que cambia de color y resistencia al mismo tiempo.

El equipo de investigación sintetizó Cs₃ no tóxico Cu₂ Yo₅ , un material de película delgada de haluro metálico ecológico a base de cobre. Confirmaron que el material puede cambiar reversiblemente a través de simulaciones basadas en supercomputadoras y demostraron que las moléculas de agua son estimulantes efectivos para el cambio de cristales. El equipo fabricó un dispositivo sensor basado en esta teoría e identificó que el dispositivo puede detectar con éxito moléculas de agua. Al utilizar simultáneamente las propiedades eléctricas y los cambios de color, lograron distinguir con éxito varios alcoholes de diferentes polaridades.

En 2021, el valor del mercado mundial de sensores de gas fue de mil millones de dólares y se espera que crezca un 7,5 % anual. La tecnología de sensor de gas semiconductor es adecuada para productos livianos, así como para la miniaturización y la producción en masa, que se pueden usar en varios campos, como teléfonos móviles, Internet de las cosas (IoT), agricultura y ganadería. Esta tecnología tiene un valor de investigación importante, ya que presentó un nuevo concepto de sensor y un caso de demostración utilizando un material que tiene una estructura cristalina variable por primera vez en el mundo.

Los investigadores principales, el Dr. Jin Woo Choi, investigador principal de KIMS y el Dr. Han Seul Kim, investigador principal de KISTI, afirman que "esta investigación sugiere una nueva dirección para el desarrollo de dispositivos sensores semiconductores y nuevos materiales. Debido a su respuesta características, se espera que el nuevo material de detección se aplique a diversas industrias, como la agricultura, la ganadería, la medicina y la telefonía móvil".

La investigación se publicó en Advanced Functional Materials .

Actualmente, el equipo de investigación está trabajando para maximizar la selectividad mediante el uso combinado de la capacidad de respuesta fotoeléctrica y la síntesis de nuevos materiales cristalinos para responder a varios gases. + Explora más

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