(H2N2)-Nhóm các nhà nghiên cứu tại Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ quốc gia (NIST), Đại học George Mason và Đại học Maryland đã chế tạo các cảm biến kích thước nano có khả năng phát hiện ra các hợp chất hữu cơ – chất ô nhiễm nguy hại thải ra từ sơn, máy hút bụi, thuốc trừ sâu và các sản phẩm khác. Cảm biến mới có một số ưu điểm hơn so với các cảm biến khí đang được thương mại hiện nay, đó là hoạt động ở nhiệt độ phòng, tiêu thụ ít điện năng và khả năng phát hiện ra một hoặc một số hợp chất.
Các cảm biến khí hiện nay được chế tạo từ các màng oxit kim loại mỏng, dẫn điện. Ví dụ, khi một hợp chất hữu cơ bay hơi như benzen tác động với titan oxit thì một phản ứng làm biến đổi dòng điện chạy qua màng kích thích chuông báo. Mặc dù các cảm biến màng mỏng có hiệu quả, nhưng nhiều cảm biến lại cần phải hoạt động ở nhiệt độ ít nhất 200°C. Sự đốt nóng thường xuyên có thể làm mòn các vật liệu cấu thành màng và các vị trí tiếp xúc đặt ra vấn đề về độ tin cậy. Hơn nữa, hầu hết các cảm biến màng mỏng hoạt động trong phạm vi hẹp: một cảm biến sẽ lấy một ít toluen hydrocacbon trong không khí nhưng lại không có khả năng phát hiện ra sự phát thải ồ ạt của khí này.
Các cảm biến mới được chế tạo bằng cách áp dụng các quy trình sản xuất thường được sử dụng cho các chíp máy tính silicon, hoạt động theo nguyên tắc cơ bản nhưng trên quy mô nhỏ hơn nhiều: các dây gali nitrit có kích thước chưa đến 500 nano mét và dài gần 10 micro mét. Mặc dù kích thước nhỏ, nhưng các dây nano và chùm hạt nano (nanocluster) titan dioxit lại có tỷ lệ bề mặt thể tích rộng nên chúng rất nhạy.
Abhishek Motayed thuộc NIST giải thích: Dòng điện chạy qua các cảm biến nano ở mức micro ămpe, trong khi các cảm biến truyền thống đòi hỏi dòng điện mức mili ămpe. Do vậy, chúng ta có cảm giác có ít điện và năng lượng. Các cảm biến nano còn có độ tin cậy cao hơn và kích thước nhỏ hơn. Ánh sáng cực tím đúng hơn là nhiệt thúc đẩy titan dioxit phản ứng lúc có sự hiện diện của một hợp chất hữu cơ bay hơi.
Hơn nữa, mỗi dây nano là một tinh thể đơn không bị sai hỏng, đúng hơn là một khối kết các hạt tinh thể trong các cảm biến màng mỏng nên chúng ít có khả năng bị hỏng hóc. Trong các thử nghiệm về độ tin cậy năm 2010, các cảm biến kích thước nano không bị bất cứ hỏng hóc nào. Mặc dù các cảm biến thử nghiệm hiện nay của nhóm được điều chỉnh để phát hiện ra benzen cũng như các hợp chất hữu cơ bay hơi, toluen hydrocacbon, ethyl benzen và xilen, mục tiêu của họ là chế tạo một thiết bị bao gồm một dãy các dây nano và các chùm hạt nano oxit kim loại để phân tích sư pha trộn của các hợp chất. Các nhà nghiên cứu lập kế hoạch cộng tác với các nhóm nghiên cứu khác của NIST để kết hợp phương pháp sử dụng ánh sáng cực tím với các công nghệ cảm biến dây nano do nhiệt tạo ra.
Hoahocngaynay.com
<
p style=”text-align: justify;”>Nguồn Nasati/Eurekalert
