p Resultados de microscopia eletrônica de transmissão obtidos para filmes de ZnO dopados com Al selecionados, preparados usando a técnica de sol-gel, incluindo imagens de campo claro (a-d), um padrão de difração de área selecionado representativo (e), e uma imagem de campo claro de baixa ampliação ilustrando o enrugamento do filme em escala de mícrons (f).
p A equipe de sensores do Laboratório Nacional de Tecnologia de Energia do DOE está trabalhando em tecnologias de sensores para permitir a detecção de gás embutido em alta temperatura. O objetivo da equipe é desenvolver novos materiais com grandes respostas ópticas e estabilidade em alta temperatura para integração com plataformas de sensores ópticos. p Condições ambientais adversas de alta temperatura são relevantes para uma ampla gama de aplicações avançadas de energia fóssil, incluindo células de combustível de óxido sólido, turbinas a gás, e sistemas de combustão avançados. O monitoramento em tempo real dos parâmetros críticos do processo pode impactar significativamente as usinas existentes, aumentando a eficiência e reduzindo as emissões. Também encorajaria a adoção bem-sucedida de tecnologias de geração de energia baseadas em combustíveis fósseis de próxima geração. Para ambientes de alta temperatura, tecnologias de sensores ópticos oferecem benefícios em relação aos sensores de gás quimi-resistivos alternativos, que são limitados pela necessidade de fiação elétrica para o local embutido e contatos e conexões elétricas instáveis.
p Por meio de uma combinação de simulações teóricas e experimentos, a equipe demonstrou que óxidos condutores transparentes, como o ZnO dopado com Al, mostram uma promessa significativa para a detecção de gás óptico de alta temperatura na faixa de comprimento de onda do infravermelho próximo (IV). Para esta classe única de materiais, a condutividade elétrica pode ser diretamente ligada aos recursos de absorção ótica de infravermelho próximo, permitindo a transdução óptica direta das respostas de detecção quimi-resistivas mais comumente investigadas. No caso de filmes baseados em nanopartículas, uma ressonância de elétrons livres dá origem a uma característica de absorção nítida no infravermelho próximo. A data, pesquisadores demonstraram respostas úteis de detecção em temperaturas próximas de 700 ° C usando esta abordagem. A equipe acredita que temperaturas mais altas são alcançáveis no futuro por meio da identificação do comportamento do óxido condutor transparente em variantes dopadas de sistemas de óxidos estáveis a altas temperaturas. Um artigo recente publicado na Thin Solid Films, 539 (2013) 327-336, discute uma demonstração do conceito para o sistema ZnO dopado com Al.
p Um pedido de patente não provisório sobre o conceito também foi apresentado em 26 de junho, 2013 (EUA 13, 927, 223).
