Izquierda:imagen de microscopía electrónica de resolución atómica de las regiones bicapa y tricapa de Re0.5Nb0.5S2 que revela su orden de apilamiento. Derecha:Gráfico de transferencia de carga en el espacio real que muestra la transferencia de carga de Re0.5Nb0.5S2 a la molécula de NO2. Clave de color:Se muestra Re en azul marino; Nb en violeta; S en amarillo; N en verde; H en gris; O en azul; y C en rojo. Crédito:Alex Zettl / Berkeley Lab
Dioxido de nitrogeno, un contaminante del aire emitido por automóviles que funcionan con combustibles fósiles y estufas de gas no solo es malo para el clima, es malo para nuestra salud. Exposición prolongada al NO 2 se ha relacionado con un aumento de la enfermedad cardíaca, enfermedades respiratorias como el asma, e infecciones.
El dióxido de nitrógeno es inodoro e invisible, por lo que necesita un sensor especial que pueda detectar con precisión concentraciones peligrosas del gas tóxico. Pero la mayoría de los sensores disponibles en la actualidad consumen mucha energía, ya que normalmente deben funcionar a altas temperaturas para lograr un rendimiento adecuado.
Un sensor ultrafino, desarrollado por un equipo de investigadores de Berkeley Lab y UC Berkeley, podría ser la respuesta.
En su artículo publicado en la revista Nano letras , el equipo de investigación informó sobre un sensor "2D" atómicamente delgado que funciona a temperatura ambiente y, por lo tanto, consume menos energía que los sensores convencionales.
Los investigadores dicen que el nuevo sensor 2D, que está construido a partir de una aleación monocapa de disulfuro de renio y niobio, también cuenta con una especificidad química y un tiempo de recuperación superiores.
A diferencia de otros dispositivos 2D fabricados con materiales como el grafeno, el nuevo sensor 2D responde eléctricamente de forma selectiva a las moléculas de dióxido de nitrógeno, con mínima respuesta a otros gases tóxicos como el amoniaco y el formaldehído. Adicionalmente, el nuevo sensor 2D es capaz de detectar concentraciones ultrabajas de dióxido de nitrógeno de al menos 50 partes por mil millones, dijo Amin Azizi, un becario postdoctoral de UC Berkeley y autor principal del estudio actual.
Una vez que un sensor basado en disulfuro de molibdeno o nanotubos de carbono ha detectado dióxido de nitrógeno, puede llevar horas recuperar su estado original a temperatura ambiente. "Pero nuestro sensor solo tarda unos minutos, "Dijo Azizi.
El nuevo sensor no solo es ultradelgado, también es flexible y transparente, lo que lo convierte en un gran candidato para sensores de monitoreo ambiental y de salud portátiles. "Si los niveles de dióxido de nitrógeno en el medio ambiente local superan las 50 partes por mil millones, que puede ser muy peligroso para alguien con asma, pero ahora mismo, los sensores personales de dióxido de nitrógeno no son prácticos ", dijo Azizi. Su sensor, si está integrado en teléfonos inteligentes u otros dispositivos electrónicos portátiles, podría llenar ese vacío, añadió.
El investigador postdoctoral y coautor del Berkeley Lab, Mehmet Dogan, se basó en la supercomputadora Cori del Centro Nacional de Computación Científica de Investigación Energética (NERSC), una instalación para usuarios de supercomputación en Berkeley Lab, para identificar teóricamente el mecanismo de detección subyacente.
Alex Zettl y Marvin Cohen, científicos de la facultad de la División de Ciencias de los Materiales de Berkeley Lab y profesores de física en UC Berkeley, codirigió el estudio.
