Pesquisadores da Chalmers University of Technology, Suécia, junto com colegas de outras universidades, descobriram a possibilidade de preparar platina de um átomo fino para uso como sensor químico. Os resultados foram publicados recentemente na revista científica Advanced Material Interfaces.

Um esquema de átomos de platina depositados na superfície da "camada tampão de carbono, "que é um material isolante 2-D semelhante ao grafeno desenvolvido epitaxialmente em carboneto de silício, que permite o crescimento bidimensional da platina.

"Em poucas palavras, conseguimos fazer uma camada de metal com apenas um átomo de espessura - uma espécie de novo material. Descobrimos que esse metal atomicamente fino é super sensível ao seu ambiente químico. Sua resistência elétrica muda significativamente quando interage com gases, "explica Kyung Ho Kim, pós-doutorado no Laboratório de Física de Dispositivos Quânticos do Departamento de Microtecnologia e Nanociência da Chalmers, e principal autor do artigo.

A essência da pesquisa é o desenvolvimento de materiais 2-D além do grafeno.

"A platina atômica fina pode ser útil para a detecção elétrica ultrassensível e rápida de produtos químicos. Estudamos o caso da platina em grande detalhe, mas outros metais como paládio produzem resultados semelhantes, "diz Samuel Lara Avila, Professor Associado do Laboratório de Física de Dispositivos Quânticos e um dos autores do artigo.

Os pesquisadores usaram a capacidade de transdução química para elétrica sensível da platina atomicamente fina para detectar gases tóxicos no nível de partes por bilhão. Eles demonstraram isso com a detecção de benzeno, um composto que é cancerígeno mesmo em concentrações muito pequenas, e para o qual não existe nenhum aparelho de detecção de baixo custo.

"Esta nova abordagem, usando metais atomicamente finos, é muito promissor para futuras aplicações de monitoramento da qualidade do ar, "diz Jens Eriksson, Chefe da unidade de ciência aplicada de sensores na Linköping University e co-autor do artigo.

Aumentar a sensibilidade dos sensores de gás de estado sólido incorporando materiais nanoestruturados como o elemento de detecção ativo pode ser complicado por efeitos nas interfaces. Interfaces em nanopartículas, grãos, ou os contatos podem resultar em resposta não linear de corrente-tensão, alta resistência elétrica, e finalmente, ruído elétrico que limita a leitura do sensor.

Este trabalho relata a possibilidade de preparar camadas de platina eletricamente contínuas em uma espessura de átomo, por deposição física de vapor na camada de carbono zero (também conhecida como camada tampão) desenvolvida epitaxialmente em carboneto de silício. Com uma camada de Pt fina de 3–4 Å, a condutividade elétrica do metal é fortemente modulada ao interagir com analitos químicos, devido a encargos sendo transferidos de / para a pt. A forte interação com espécies químicas, junto com a escalabilidade do material, permite a fabricação de dispositivos chemiresistor para leitura elétrica de espécies químicas com limites de detecção subparte por bilhão (ppb). O sistema 2-D formado por Pt atomicamente fino na camada de carbono zero em SiC abre uma rota para detecção química resiliente e de alta sensibilidade e pode ser o caminho para o projeto de novos catalisadores heterogêneos com atividade e seletividade superiores.