p (PhysOrg.com) - Uma equipe de pesquisadores do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST), A George Mason University e a University of Maryland fabricaram sensores nanométricos que detectam compostos orgânicos voláteis - poluentes nocivos liberados por tintas, limpadores, pesticidas e outros produtos - que oferecem várias vantagens sobre os sensores de gás comerciais de hoje, incluindo operação em temperatura ambiente de baixa potência e a capacidade de detectar um ou vários compostos em uma ampla faixa de concentrações.

p O trabalho publicado recentemente é uma prova de conceito para um sensor de gás feito de um único nanofio e nanoclusters de óxido de metal escolhidos para reagir a um composto orgânico específico. Este trabalho é o mais recente de vários esforços do NIST que aproveitam as propriedades exclusivas dos nanofios e elementos de óxido de metal para detectar substâncias perigosas.

p Sensores de gás comerciais modernos são feitos de finos, filmes condutores de óxidos metálicos. Quando um composto orgânico volátil como o benzeno interage com o dióxido de titânio, por exemplo, uma reação altera a corrente que atravessa o filme, disparando um alarme. Embora os sensores de filme fino sejam eficazes, muitos devem operar em temperaturas de 200 ° C (392 ° F) ou mais. O aquecimento frequente pode degradar os materiais que compõem os filmes e contatos, causando problemas de confiabilidade. Além disso, a maioria dos sensores de filme fino funcionam dentro de uma faixa estreita:pode-se pegar uma pequena quantidade de tolueno no ar, mas não consegue farejar uma liberação maciça de gás. O alcance dos novos sensores de nanofios vai de apenas 50 partes por bilhão até 1 parte por 100, ou 1 por cento do ar em uma sala.

p Esses novos sensores, construído usando os mesmos processos de fabricação que são comumente usados ​​para chips de computador de silício, operar usando o mesmo princípio básico, mas em uma escala muito menor:os fios de nitreto de gálio têm menos de 500 nanômetros de diâmetro e menos de 10 micrômetros de comprimento. Apesar de seu tamanho microscópico, os nanofios e os nanoclusters de dióxido de titânio com os quais são revestidos têm uma alta proporção entre superfície e volume que os torna extremamente sensíveis.

p "A corrente elétrica que flui através de nossos nanosensores está na faixa de microamperes, enquanto os sensores tradicionais requerem miliamperes, "explica Abhishek Motayed do NIST." Portanto, estamos sentindo com muito menos força e energia. Os nanosensores também oferecem maior confiabilidade e tamanho menor. Eles são tão pequenos que você pode colocá-los em qualquer lugar. "Luz ultravioleta, ao invés de calor, faz com que o dióxido de titânio reaja na presença de um composto orgânico volátil.

p Avançar, cada nanofio é um único cristal sem defeitos, em vez do conglomerado de grãos de cristal em sensores de filme fino, então eles estão menos sujeitos à degradação. Em testes de confiabilidade no último ano, os sensores de tamanho nano não apresentaram falhas. Embora os atuais sensores experimentais da equipe sejam ajustados para detectar o benzeno, bem como os compostos orgânicos voláteis semelhantes, o tolueno, etilbenzeno e xileno, seu objetivo é construir um dispositivo que inclui uma série de nanofios e vários nanoclusters de óxido de metal para analisar misturas de compostos. Eles planejam colaborar com outras equipes do NIST para combinar sua abordagem de luz ultravioleta com tecnologias de detecção de nanofios induzidas por calor.