Un team di ricerca congiunto in Corea è riuscito a identificare il principio di reazione del materiale di rilevamento del gas ad alta selettività ea sviluppare il primo sensore di gas ad alta selettività multi-risposta al mondo in grado di eseguire simultaneamente misurazioni ottiche ed elettriche. I team sono guidati dal Dr. Jin Woo Choi del Dipartimento di Energia e Materiali Elettronici del Korea Institute of Materials Science (KIMS), dal Dr. Han Seul Kim del Korea Institute of Science and Technology Information (KISTI) e dal Professor Hyung Woo Lee della Pusan ​​National University.

I materiali di rilevamento del gas semiconduttore esistenti rilevano il gas poiché le molecole di gas vengono adsorbite sulla superficie dello strato di rilevamento con conseguente variazione della resistenza elettrica. I materiali esistenti sono sottoutilizzati, poiché la selettività del gas è bassa al variare della resistenza indipendentemente dal tipo di gas e, nella maggior parte dei casi, il cambiamento delle proprietà elettriche è l'unico indicatore. Il team di ricerca ha sviluppato un nuovo materiale la cui struttura cristallina cambia quando esposto a un gas specifico e, sulla base di questo, ha prodotto un sensore di gas ad alta selettività che cambia colore e resistenza allo stesso tempo.

Il team di ricerca ha sintetizzato Cs non tossico₃ Cu₂ Io₅ , un materiale a film sottile agli alogenuri metallici eco-compatibile a base di rame. Hanno confermato che il materiale può cambiare in modo reversibile attraverso simulazioni basate su supercomputer e hanno dimostrato che le molecole d'acqua sono stimolanti efficaci per il cambiamento dei cristalli. Il team ha prodotto un dispositivo sensore basato su questa teoria e ha identificato che il dispositivo può rilevare con successo le molecole d'acqua. Utilizzando simultaneamente proprietà elettriche e variazioni di colore, sono riusciti a distinguere con successo vari alcoli di diverse polarità.

Nel 2021, il valore di mercato globale dei sensori di gas era di 1 miliardo di dollari e si prevede che crescerà del 7,5% annuo. La tecnologia dei sensori di gas a semiconduttore è adatta per prodotti leggeri, miniaturizzazione e produzione di massa, che possono essere utilizzati in vari campi come telefoni cellulari, Internet of Things (IoT), agricoltura e industria del bestiame. Questa tecnologia ha un importante valore di ricerca in quanto ha presentato per la prima volta al mondo un nuovo concetto di sensore e un caso dimostrativo utilizzando un materiale con una struttura cristallina mutevole.

I principali ricercatori, il dott. Jin Woo Choi, ricercatore senior presso KIMS e il dott. Han Seul Kim, ricercatore senior presso KISTI, affermano che "questa ricerca suggerisce una nuova direzione per lo sviluppo di dispositivi sensori a semiconduttore e nuovi materiali. Grazie alla sua risposta caratteristiche, il nuovo materiale di rilevamento dovrebbe essere applicato a vari settori come quello agricolo, zootecnico, medico e mobile."

La ricerca è stata pubblicata in Materiali funzionali avanzati .

Attualmente, il team di ricerca sta lavorando per massimizzare la selettività utilizzando la reattività fotoelettrica in combinazione e sintetizzando nuovi materiali cristallini per rispondere a vari gas. + Esplora ulteriormente

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