Fazel Yavari ha desarrollado un nuevo sensor para detectar cantidades extremadamente pequeñas de gases peligrosos. El estudiante de doctorado del Instituto Politécnico Rensselaer aprovechó el poder del material más delgado del mundo, grafeno para crear un dispositivo que sea duradero, barato de hacer, e increíblemente sensible.

Estudiante del Departamento de Mecánica, Aeroespacial, e ingeniería nuclear en Rensselaer, El sensor de Yavari abre la puerta a una nueva generación de detectores de gas para uso de escuadrones de bombas, funcionarios de defensa y de aplicación de la ley, así como en entornos industriales. Por esta innovación, Yavari ha sido nombrado ganador de los $ 30 de 2012, 000 Premio para estudiantes Lemelson-MIT Rensselaer. Está entre los tres $ 30 de 2012, 000 ganadores del premio Lemelson-MIT Collegiate Student Prize anunciados hoy.

“Las soluciones innovadoras para los desafíos del mañana requieren un cierto tipo de persona, una que esté lista y dispuesta a asumir riesgos calculados y aprovechar oportunidades prometedoras. Estos arquitectos del cambio impulsan el estado del arte, y puede afectar el progreso a escala global, ”Dijo la presidenta de Rensselaer, Shirley Ann Jackson. "Fazel Yavari, con su explotación creativa del grafeno para crear un nuevo sensor de gas prometedor, es un ejemplo estelar de tal arquitecto de cambio. Lo felicitamos, y aplaudir a todos los ganadores y finalistas del Premio para Estudiantes Colegiados Lemelson-MIT por innovar un más audaz, futuro más brillante ".

Yavari es el sexto ganador del Premio Estudiantil Lemelson-MIT Rensselaer. Dado por primera vez en 2007, el premio se otorga anualmente a un estudiante de último año o de posgrado de Rensselaer que haya creado o mejorado un producto o proceso, aplicó una tecnología de una manera nueva, rediseñado un sistema, o demostró una inventiva notable de otras formas.

"Los ganadores y finalistas del Premio para Estudiantes Universitarios Lemelson-MIT de este año del MIT, RPI, y UIUC están ayudando a satisfacer la necesidad de innovación del país. La pasión de estos estudiantes por la invención y sus ideas mejorarán la vida de las personas en todo el mundo. ”Afirma Joshua Schuler, director ejecutivo del Programa Lemelson-MIT. "Aplaudimos sus logros que, sin duda, también inspirarán a las futuras generaciones de inventores".

Detección de gases alimentada por grafeno

Con su proyecto, titulado "Detección de alta sensibilidad de gases peligrosos mediante una red de espuma de grafeno, ”Yavari supera las deficiencias que han impedido que los detectores de gas basados ​​en nanoestructuras lleguen al mercado.

La detección de trazas de gases peligrosos presentes en el aire es una consideración crítica de seguridad y salud en muchas situaciones diferentes. desde la fabricación industrial y el procesamiento químico hasta la detección de bombas y el monitoreo ambiental. Los sensores de gas convencionales son demasiado voluminosos y costosos, lo que limita su uso en muchas aplicaciones, o no son lo suficientemente sensibles para detectar trazas de gases. También, muchos sensores comerciales requieren temperaturas muy altas para detectar adecuadamente los gases, ya su vez requieren grandes cantidades de energía.

Los investigadores han buscado durante mucho tiempo aprovechar el poder de los nanomateriales para la detección de gases. Nanoestructuras individuales como el grafeno, una hoja de átomos de carbono del grosor de un átomo dispuesta como una valla de alambre de gallinero a nanoescala, son extremadamente sensibles a los cambios químicos. Sin embargo, crear un dispositivo basado en una única nanoestructura es costoso, altamente complejo, y los dispositivos resultantes son extremadamente frágiles, propenso al fracaso, y ofrecer lecturas inconsistentes.

Yavari ha superado estos obstáculos y ha creado un dispositivo que combina la alta sensibilidad de un material nanoestructurado con la durabilidad, precio bajo, y facilidad de uso de un dispositivo macroscópico. Su nuevo sensor de espuma de grafeno, aproximadamente del tamaño de un sello postal y tan grueso como fieltro, funciona a temperatura ambiente, es considerablemente menos costoso de hacer, y todavía muy sensible a pequeñas cantidades de gases. El sensor funciona leyendo los cambios en la conductividad eléctrica de la espuma de grafeno cuando encuentra partículas de gas y se adhieren a la superficie de la espuma. Otro beneficio del dispositivo de Yavari es su capacidad para eliminar rápida y fácilmente estos productos químicos atascados aplicando una pequeña corriente eléctrica.

El nuevo sensor de espuma de grafeno ha sido diseñado para detectar los gases amoníaco y dióxido de nitrógeno, pero también se puede configurar para trabajar con otros gases. La detección de amoníaco es importante ya que el gas se usa comúnmente en procesos industriales, y el amoníaco es un subproducto de varios explosivos. El dióxido de nitrógeno también es un subproducto de varios explosivos, así como un contaminante monitoreado de cerca que se encuentra en los escapes de combustión y las emisiones de los automóviles. El sensor de Yavari puede detectar ambos gases en cantidades tan pequeñas como 0,5 partes por millón a temperatura ambiente.