NASA's printbare chemische nanosensor: 3D-geprint, grafiet-gebaseerde sensor voor snelle detectie

NASA Goddard Space Flight Center heeft een printbare nanosensor en leads ontwikkeld met 3D-printtechnieken op een silicium daughter board die verbonden kan worden met een zelfstandige pre-amp printplaat (PCB). De sensor bevat een grafiet-sensorarray (een geprintte CNT of MoS2 zou ook werken) en een PCB met pre-versterkercircuit verbonden met de daughter board via mechanische clips en wire-bonded samen. De sensorafmetingen zijn typisch van micronen tot honderden micronen. Deze innovatie verhoopt de gevoeligheid van gassensoren, wat detectie van ppb-niveau concentraties (en mogelijk enkelvoudige moleculen) mogelijk maakt.

De sensoren gebruiken veld-effect-transistoren gebaseerd op tweedimensionale materialen om het oppervlaktepotentieel van een grafietkanaal blootgesteld aan een analyte te voelen. Wanneer analytemoleculen op het sensoroppervlak adsorberen, fungeren ze als elektrondonoren of -acceptoren, wat een lokale verandering in elektrische weerstand in grafiet induceert. Dit effect is zeer uitgesproken in 2D-materialen door het grote oppervlak, hoge elektrische geleiding (in het geval van grafiet) en inherent lage ruis, wat het mogelijk maakt om de veranderingen in weerstand te detecteren.

Verschillende gassen hebben verschillende effecten op de resistiviteit. De selectiviteit onder doelgassen kan verder verbeterd worden door functionalisering van de 2D-materialen. De sensoren zijn gemicrofabriceerd op een geschikt substraat als arrays. Verschillende sensoren op de array kunnen verschillende functionele groepen hebben die verschillende analytes targeten.

NASA zoekt actief licentiaten om deze technologie te commercialiseren. Voor meer informatie, contacteer NASA's Licensing Concierge via Agency-Patent-Licensing@mail.nasa.gov of bel 202-358-7432 om licentiegesprekken te starten.