Draagbare gassensor voor gezondheids- en milieubewaking

Er is een draagbare gassensor ontwikkeld die een verbetering is ten opzichte van bestaande draagbare sensoren omdat deze een zelfverwarmend mechanisme gebruikt dat de gevoeligheid verbetert. Het zorgt voor snel herstel en hergebruik van het apparaat. Andere apparaten van dit type vereisen een externe verwarming. Bovendien vereisen andere draagbare sensoren een duur en tijdrovend lithografieproces onder cleanroom-omstandigheden.

Eerder werk betrof het gebruik van nanomaterialen voor detectie omdat hun grote oppervlakte-tot-volumeverhouding ze zeer gevoelig maakt; het nanomateriaal is echter niet iets dat een signaal kan ontvangen, waardoor er interdigitale elektroden nodig zijn, die lijken op de vingers van een hand.

De onderzoekers gebruikten een laser om een ​​zeer poreuze enkele lijn van nanomateriaal, vergelijkbaar met grafeen, te modelleren voor sensoren die gas, biomoleculen en in de toekomst chemicaliën detecteren. In het onzinnige gedeelte van het apparaatplatform creëerde het team een ​​reeks kronkelige lijnen bedekt met zilver. Wanneer een elektrische stroom op het zilver wordt toegepast, warmt het gasdetectiegebied plaatselijk op vanwege een aanzienlijk grotere elektrische weerstand, waardoor er geen aparte verwarming nodig is.

Door de kronkelige lijnen kan het apparaat uitrekken, zoals veren, om zich aan te passen aan de buiging van het lichaam voor draagbare sensoren.

De nanomaterialen die in dit werk worden gebruikt, zijn gereduceerd grafeenoxide en molybdeendisulfide of een combinatie van beide, of een metaaloxidecomposiet bestaande uit een kern van zinkoxide en een omhulsel van koperoxide, die de twee klassen van veelgebruikte gassensormaterialen vertegenwoordigen - laagdimensionale en metaaloxide nanomaterialen. Een CO ² gebruiken laser kunnen meerdere sensoren op het platform worden gemaakt. Het plan is om tientallen tot honderd sensoren te hebben, elk selectief voor een ander molecuul zoals een elektronische neus, om meerdere componenten in een complex mengsel te decoderen.

Toepassingen zijn onder meer een draagbare sensor voor het detecteren van chemische en biologische agentia die de zenuwen of longen kunnen beschadigen, en monitoring van de gezondheid van patiënten, waaronder detectie van gasvormige biomarkers van het menselijk lichaam en detectie van verontreinigende stoffen die de longen kunnen aantasten.

De sensor kan stikstofdioxide detecteren, dat wordt geproduceerd door voertuigemissies, en zwaveldioxide, dat samen met stikstofdioxide zure regen veroorzaakt. Deze gassen kunnen een probleem vormen voor de industriële veiligheid.

De volgende stap van de onderzoekers is om arrays met een hoge dichtheid te maken, het signaal te verbeteren en de sensoren selectiever te maken. Dit kan het gebruik van machine learning inhouden om de verschillende signalen van individuele moleculen op het platform te identificeren.