Caracterización estructural y química de Mo2CTx MXene. a) Patrones XRD del precursor de carburo nanolaminado Mo2Ga2C (negro) y multicapa Mo2CTx MXene (rojo). b) Imagen SEM de una multicapa Mo2CTx MXene. c) Imagen TEM de hojuelas individuales Mo2CTx MXene en rejilla de carbono lacey, el recuadro es una imagen de alta resolución. d) El patrón SAED tomado de la única escama de Mo2CTx en c). e) Imagen AFM y perfil de altura sobre una escama de Mo2CTx ejemplar. f–h) Espectros XPS de alta resolución registrados a partir de una capa Mo2CTx MXene en energías Mo-3d f), C-1s g) y O-1s h). Crédito:DOI:10.1002/adma.202104878
Medir la humedad del aire es importante en muchas áreas. Sin embargo, los sensores convencionales en los higrómetros hasta ahora no han podido determinar un contenido de vapor de agua muy bajo. Físicos de la Universidad de Duisburg-Essen (UDE) y la Universidad Técnica Yuri Gagarin de Rusia han desarrollado un nuevo sensor. Detecta incluso las cantidades más pequeñas de moléculas de agua que se hunden en su superficie. El detector se basa en materiales altamente conductores conocidos como MXenes.
Un buen aire interior no solo es importante para la salud. Ciertas condiciones ambientales también son necesarias en la producción o los laboratorios, por ejemplo, en biomedicina o microelectrónica. Debe ser posible controlarlos con precisión. Aunque los dispositivos de medición comerciales incorporan potentes sensores de humedad, no pueden detectar concentraciones de vapor de agua por debajo de 50 ppm, es decir, por debajo del 0,3 por ciento de humedad relativa. En consecuencia, tales sensores no son adecuados para todos los propósitos.
Este problema fue abordado por el equipo de físicos de la UDE y la Universidad Rusa Yuri Gagarin en Saratov con una estrategia completamente nueva. Utilizaron materiales nanométricos bidimensionales. Estos pueden detectar cantidades diminutas de moléculas de agua que se hunden en su superficie. "De esta manera, el rendimiento del sensor mejora enormemente:el límite de detección está muy por debajo del estado de la técnica anterior. Realmente no es posible hacer más", dice la física experimental de la UDE, la Dra. Hanna Pazniak, quien desempeñó un papel clave en el desarrollo.
Estos materiales altamente conductores se denominan MXenes, o más precisamente:Mo2 CTx MXenes. Consisten en compuestos de carburos de metales de transición o nitruros de metales de transición. Los compuestos se apilan en capas y tienen solo unos pocos átomos de espesor. La ventaja:los nuevos sensores son ultradelgados y muy sensibles. "Detectan vapores de agua de hasta 10 ppm, o 0,06 por ciento de humedad relativa. Ese es el valor más bajo conocido hasta ahora", dice Pazniak. Los sensores también son prometedores en otro aspecto:se pueden utilizar en la producción en masa. Sensor innovador que detecta moléculas de forma específica y precisa
