La detección de monóxido de carbono (CO) en el aire es un tema vital, ya que el CO es un gas venenoso y un contaminante ambiental. El CO generalmente se deriva de la combustión incompleta de combustibles a base de carbono, como gas para cocinar y gasolina; no tiene olor, gusto, o color y, por lo tanto, es difícil de detectar. Los científicos han estado investigando sensores que pueden determinar la concentración de CO, y un equipo de la Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST), en conjunto con la Universidad de Toulouse, ha encontrado un método innovador para construir dichos sensores.

Como herramienta para la detección de CO, los científicos utilizan cables extremadamente pequeños:nanocables de óxido de cobre. Los nanocables de óxido de cobre reaccionan químicamente con CO, creando una señal eléctrica que se puede utilizar para cuantificar la concentración de CO. Estos nanocables son tan delgados que es posible colocar más de 1.000 de ellos en el grosor medio de un cabello humano.

Dos problemas han obstaculizado el uso de nanocables. "El primer problema es la integración de nanocables en dispositivos que son lo suficientemente grandes como para ser manipulados y que también pueden producirse en masa fácilmente". "dijo el profesor Mukhles Sowwan, director de la Unidad de Nanopartículas por Diseño en OIST. "El segundo problema es la capacidad de controlar el número y la posición de los nanocables en estos dispositivos". Ambas dificultades podrían haber sido resueltas por el Dr. Stephan Steinhauer, becario postdoctoral en OIST, junto con el profesor Sowwan, e investigadores de la Universidad de Toulouse. Recientemente publicaron su investigación en la revista ACS Sensors.

"Para crear nanocables de óxido de cobre, necesita calentar microestructuras de cobre vecinas. Partiendo de las microestructuras, los nanocables crecen y cierran la brecha entre las microestructuras, formando una conexión eléctrica entre ellos, ", Explicó el Dr. Steinhauer." Integramos microestructuras de cobre en una microplaca, desarrollado por la Universidad de Toulouse. Una microplaca es una membrana delgada que puede calentarse hasta varios cientos de grados Celsius, pero con un consumo de energía muy bajo ". Gracias a la microplaca, los investigadores tienen un alto grado de control sobre la cantidad y la posición de los nanocables. También, la microplaca proporciona a los científicos datos sobre la señal eléctrica que atraviesa los nanocables.

El resultado final es un dispositivo excepcionalmente sensible, capaz de detectar concentraciones muy bajas de CO ". Los sensores de CO miniaturizados que integran nanocables de óxido de cobre con microplacas son el primer paso hacia la próxima generación de sensores de gas. ", Comentó el profesor Sowwan." A diferencia de otras técnicas, nuestro enfoque es rentable y adecuado para la producción en masa ".

Este nuevo método también podría ayudar a los científicos a comprender mejor la vida útil del sensor. El rendimiento de un sensor disminuye las horas extraordinarias, y este es un problema importante en la detección de gas. Los datos obtenidos con este método podrían ayudar a los científicos a comprender los mecanismos detrás de dicho fenómeno, proporcionándoles información que comienza desde el principio de la vida útil del sensor. Tradicionalmente, los investigadores primero cultivan los nanocables, luego conecte los nanocables a un dispositivo, y finalmente comience a medir la concentración de CO. "Nuestro método permite hacer crecer los nanocables en una atmósfera controlada, donde puede realizar inmediatamente mediciones de detección de gas, "Señaló el Dr. Steinhauer." Básicamente, dejas de crecer y empiezas a medir, todo en la misma ubicación ".