p Sensores de gás ultrassensíveis baseados na infusão de átomos de boro no grafeno - uma matriz fortemente ligada de átomos de carbono - podem ser possíveis em breve, de acordo com uma equipe internacional de pesquisadores de seis países. p O grafeno é conhecido por sua notável força e capacidade de transportar elétrons em alta velocidade, mas também é um sensor de gás altamente sensível. Com a adição de átomos de boro, os sensores de grafeno de boro foram capazes de detectar moléculas de gases nocivos em concentrações extremamente baixas, partes por bilhão no caso de óxidos de nitrogênio e partes por milhão de amônia, os dois gases testados até o momento. Isso se traduz em uma sensibilidade 27 vezes maior aos óxidos de nitrogênio e 10, Sensibilidade 000 vezes maior à amônia em comparação com o grafeno puro. Os pesquisadores acreditam que esses resultados, relatado hoje (2 de novembro) no Proceedings of the National Academy of Sciences , irá abrir um caminho para sensores de alto desempenho que podem detectar vestígios de muitas outras moléculas.

p “Este é um projeto que temos perseguido nos últimos quatro anos, "disse Mauricio Terrones, professor de física, química e ciência dos materiais na Penn State. "Antes podíamos dopar grafeno com átomos de nitrogênio, mas o boro provou ser muito mais difícil. Uma vez que fomos capazes de sintetizar o que acreditávamos ser o grafeno de boro, colaboramos com especialistas nos Estados Unidos e em todo o mundo para confirmar nossa pesquisa e testar as propriedades de nosso material. "

p Tanto o boro quanto o nitrogênio ficam ao lado do carbono na tabela periódica, viabilizando sua substituição. Mas os compostos de boro são muito sensíveis ao ar e se decompõem rapidamente quando expostos à atmosfera. Folhas de um centímetro quadrado foram sintetizadas na Penn State em um sistema único de deposição de vapor químico assistido por borbulhador. O resultado foi uma grande área, folhas de grafeno dopadas com boro de alta qualidade.

p Uma vez fabricado, os pesquisadores enviaram amostras de grafeno de boro para pesquisadores do Honda Research Institute USA Inc., Colombo, Ohio, que testou as amostras contra seus próprios sensores de gás altamente sensíveis. Laboratório de Konstantin Novoselov na Universidade de Manchester, REINO UNIDO, estudou o mecanismo de transporte dos sensores. Novoselov foi o Prêmio Nobel de Física de 2010. Colaboradores teóricos nos Estados Unidos e na Bélgica combinaram as imagens da microscopia de tunelamento com imagens experimentais, confirmou a presença de átomos de boro na rede de grafeno e seu efeito ao interagir com moléculas de amônia ou óxido de nitrogênio. Colaboradores no Japão e na China também contribuíram com a pesquisa.

p "Esta pesquisa multidisciplinar abre um novo caminho para uma maior exploração de sensores ultrassensíveis de gás, "disse Avetik Harutyunyan, cientista-chefe e líder de projeto do Honda Research Institute USA Inc. "Nossa abordagem combina novos nanomateriais com radiação de luz ultravioleta contínua no projeto do sensor que foi desenvolvido em nosso laboratório pelo pesquisador líder Dr. Gugang Chen nos últimos cinco anos. Acreditamos que o desenvolvimento posterior desta tecnologia pode quebrar o nível de limite de detecção de partes por quatrilhão, o que é até seis ordens de magnitude melhor de sensibilidade do que os sensores atuais de última geração. "

p Esses sensores podem ser usados ​​para laboratórios e indústrias que usam amônia, um perigo altamente corrosivo para a saúde, ou para detectar óxidos de nitrogênio, um perigoso poluente atmosférico emitido por escapamentos de automóveis. Além de detectar gases tóxicos ou inflamáveis, trabalho teórico indica que o grafeno dopado com boro pode levar a baterias de íon-lítio e transistores de efeito de campo aprimorados, o relatório dos autores.