Científicos de la Universidad de Southampton, en asociación con el Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Japón (JAIST), han desarrollado un sensor e interruptor basado en grafeno que puede detectar la contaminación del aire nocivo en el hogar con un consumo de energía muy bajo.

El sensor detecta moléculas de CO2 individuales y moléculas de gas de compuestos orgánicos volátiles (COV) que se encuentran en materiales de construcción e interiores. muebles e incluso enseres domésticos, que afectan negativamente nuestra vida en casas modernas con buen aislamiento.

Estos gases químicos nocivos tienen concentraciones bajas de niveles de ppb (partes por mil millones) y son extremadamente difíciles de detectar con la tecnología actual de sensores ambientales. que solo puede detectar concentraciones de partes por millón (ppm).

En años recientes, ha habido un aumento de los problemas de salud debido a la contaminación del aire en los espacios de vida personal, conocido como síndrome del edificio enfermo (SBS), junto con otras afecciones como el automóvil enfermo y los síndromes escolares enfermos.

El grupo de investigación, dirigido por el profesor Hiroshi Mizuta, quien tiene un nombramiento conjunto en la Universidad de Southampton y JAIST, y el Dr. Jian Sun y el profesor asistente Manoharan Muruganathan de JAIST, desarrolló el sensor para detectar moléculas de CO2 individuales adsorbidas (el enlace de moléculas de un gas a una superficie) en el grafeno suspendido (hoja atómica única de átomos de carbono dispuestos en una estructura de red cristalina hexagonal en forma de panal) una por una aplicando un campo a través de la estructura.

Al monitorear la resistencia eléctrica del haz de grafeno, Los procesos de adsorción y desorción (mediante los cuales una sustancia se libera desde o a través de una superficie) de moléculas de CO2 individuales en el grafeno se detectaron como cambios "cuantificados" en la resistencia (aumento o disminución gradual de la resistencia). En el estudio, publicado hoy en Avances de la ciencia , la revista de la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia (AAAS), se liberó un pequeño volumen de gas CO2 (equivalente a una concentración de aproximadamente 30 ppb) y el tiempo de detección fue de solo unos minutos.

El profesor Mizuta dijo:"En contraste con las herramientas de monitoreo ambiental disponibles comercialmente, esta tecnología de detección extrema nos permite realizar una miniaturización significativa, resultando en una reducción de peso y costos, además de la notable mejora en el límite de detección de los niveles de ppm a los niveles de ppb ".

Miembros del grupo de investigación, Dr. Harold Chong de Southampton y Dr. Marek Schmidt y Dr. Jian Sun de JAIST, también han desarrollado recientemente interruptores basados ​​en grafeno (publicado en la edición de marzo de Nanoescala , la revista de la Royal Society of Chemistry) utilizando una película excepcionalmente delgada desarrollada en la Universidad de Southampton.

Los interruptores que requieren voltajes notablemente bajos (por debajo de tres voltios), se puede utilizar para alimentar componentes electrónicos a pedido, mejorando enormemente la vida útil de la batería de los dispositivos electrónicos personales.

El profesor Mizuta y el grupo de investigación ahora tienen como objetivo unir las dos tecnologías para crear sistemas de sensores ambientales de potencia ultrabaja que puedan detectar moléculas individuales.