Un sensor químico sin batería se basa en interacciones dinámicas de moléculas con superficies de nanocables semiconductores que pueden inducir voltajes eléctricos entre segmentos de nanocables.
(PhysOrg.com):a diferencia de muchos detectores químicos convencionales que requieren una fuente de alimentación externa, Los investigadores de Lawrence Livermore han desarrollado un nanosensor que se basa en nanocables semiconductores, en lugar de baterías tradicionales.
El dispositivo supera el requisito de energía de los sensores tradicionales y es simple, altamente sensible y puede detectar varias moléculas rápidamente. Su desarrollo podría ser el primer paso para hacer un sensor químico fácilmente desplegable para el campo de batalla.
Yinmin "Morris" Wang del laboratorio y sus colegas Daniel Aberg, Paul Erhart, Nipun Misra, Aleksandr Noy y Alex Hamza, junto con colaboradores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Shanghai, han fabricado detectores sin batería de primera generación que utilizan nanocables semiconductores unidimensionales.
Los nanosensores aprovechan una interacción única entre especies químicas y superficies de nanocables semiconductores que estimulan una carga eléctrica entre los dos extremos de los nanocables o entre los nanocables expuestos y no expuestos.
El grupo probó los sensores sin batería con diferentes tipos de plataformas (óxido de zinc y silicio) utilizando disolvente de etanol como agente de prueba.
En el sensor de óxido de zinc, el equipo descubrió que había un cambio en el voltaje eléctrico entre los dos extremos de los nanocables cuando se colocaba una pequeña cantidad de etanol en el detector.
"El aumento de la señal eléctrica es casi instantáneo y decae lentamente a medida que el etanol se evapora, "Dijo Wang.
Sin embargo, cuando el equipo colocó una pequeña cantidad de disolvente de hexano en el dispositivo, se vio poca tensión eléctrica, "lo que indica que el nanosensor responde de forma selectiva a diferentes tipos de moléculas de disolvente, "Dijo Wang.
La parte del sensor del dispositivo tiene un tamaño de aproximadamente 2 milímetros.
El equipo usó más de 15 tipos diferentes de solventes orgánicos y vio diferentes voltajes para cada solvente. "Este rasgo hace posible que nuestros nanosensores detecten diferentes tipos de especies químicas y sus niveles de concentración, "Dijo Wang.
La respuesta a diferentes disolventes fue algo similar cuando el equipo probó los nanosensores de silicio. Sin embargo, la caída de voltaje a medida que se evaporaba el disolvente era drásticamente diferente de la de los sensores de óxido de zinc. “Los resultados indican que es posible extender la plataforma de detección sin batería a sistemas de nanocables semiconductores alineados aleatoriamente, "Dijo Wang.
El siguiente paso del equipo es probar los sensores con moléculas más complejas, como las de explosivos y sistemas biológicos.
La investigación aparece en la portada interior de la edición del 4 de enero de Materiales avanzados.
