Poluentes emitidos por fábricas e escapamentos de automóveis afetam os humanos que respiram esses gases nocivos e também agravam as mudanças climáticas na atmosfera. Ser capaz de detectar tais emissões é uma medida extremamente necessária.

Nova pesquisa da Nanoparticles by Design Unit do Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST), em colaboração com o Centro de Materiais Leoben Áustria e o Centro Austríaco de Microscopia Eletrônica e Nanoanálise, desenvolveu uma maneira eficiente de melhorar os métodos de detecção de emissões poluentes usando um sensor em nanoescala. O artigo foi publicado em Nanotecnologia .

Os pesquisadores usaram um nanofio de óxido de cobre decorado com nanopartículas de paládio para detectar o monóxido de carbono, um poluente industrial comum. O sensor foi testado em condições semelhantes às do ar ambiente, uma vez que dispositivos futuros desenvolvidos a partir desse método precisarão operar nessas condições.

O óxido de cobre é um semicondutor e os cientistas usam nanofios fabricados a partir dele para buscar aplicações potenciais na indústria de microeletrônica. Mas em aplicações de detecção de gás, o óxido de cobre foi investigado muito menos amplamente em comparação com outros materiais de óxido de metal.

Um semicondutor pode passar por mudanças dramáticas em suas propriedades elétricas quando uma pequena quantidade de átomos estranhos são colocados em sua superfície em altas temperaturas. Nesse caso, o nanofio de óxido de cobre fazia parte de um circuito elétrico. Os pesquisadores detectaram o monóxido de carbono indiretamente, medindo a mudança na resistência elétrica do circuito resultante na presença do gás. Eles descobriram que os nanofios de óxido de cobre decorados com nanopartículas de paládio mostram um aumento significativamente maior na resistência elétrica na presença de monóxido de carbono do que o mesmo tipo de nanofios sem as nanopartículas.

O OIST Nanoparticles by Design Unit usou uma técnica sofisticada que lhes permitiu primeiro peneirar nanopartículas de acordo com o tamanho, em seguida, entregue e deposite as nanopartículas de paládio na superfície dos nanofios de maneira uniformemente distribuída. Esta dispersão uniforme de nanopartículas de tamanho selecionado e as interações nanopartículas-nanofio resultantes são cruciais para obter uma resposta elétrica aprimorada. O sistema de deposição de nanopartículas OIST pode ser adaptado para depositar vários tipos de nanopartículas ao mesmo tempo, segregado em áreas distintas do wafer onde fica o nanofio. Em outras palavras, este sistema pode ser projetado para detectar vários tipos de gases. A próxima etapa é detectar gases diferentes ao mesmo tempo, usando vários dispositivos sensores, com cada dispositivo utilizando um tipo diferente de nanopartícula.

Em comparação com outras opções que estão sendo exploradas na detecção de gás, que são volumosas e difíceis de miniaturizar, sensores de gás nanofio serão mais baratos e potencialmente mais fáceis de produzir em massa.

O principal custo energético na operação deste tipo de sensor serão as altas temperaturas necessárias para facilitar as reações químicas para garantir determinada resposta elétrica. Neste estudo foram usados ​​350 graus centígrados. Contudo, diferentes configurações de material nanofio-nanopartículas estão sendo investigadas para diminuir a temperatura de operação desse sistema.

"Acho que os nanofios decorados com nanopartículas têm um enorme potencial para aplicações práticas, pois é possível incorporar este tipo de tecnologia em dispositivos industriais, "disse Stephan Steinhauer, um pesquisador de pós-doutorado da Sociedade Japonesa para a Promoção da Ciência (JSPS) trabalhando sob a supervisão do Prof. Mukhles Sowwan na Unidade de Nanopartículas por Design da OIST.