Un sensore chimico senza batteria si basa su interazioni dinamiche di molecole con superfici di nanofili semiconduttori che possono indurre tensioni elettriche tra segmenti di nanofili.
(PhysOrg.com) -- A differenza di molti rilevatori chimici convenzionali che richiedono una fonte di alimentazione esterna, I ricercatori di Lawrence Livermore hanno sviluppato un nanosensore che si basa su nanofili semiconduttori, piuttosto che batterie tradizionali.
Il dispositivo supera i requisiti di alimentazione dei sensori tradizionali ed è semplice, altamente sensibile e in grado di rilevare rapidamente varie molecole. Il suo sviluppo potrebbe essere il primo passo per realizzare un sensore chimico facilmente dispiegabile per il campo di battaglia.
Yinmin "Morris" Wang del laboratorio e i colleghi Daniel Aberg, Paul Erhart, Nipun Misra, Aleksandr Noy e Alex Hamza, insieme ai collaboratori dell'Università di Shanghai per la scienza e la tecnologia, hanno fabbricato i rivelatori senza batteria di prima generazione che utilizzano nanofili semiconduttori unidimensionali.
I nanosensori sfruttano un'interazione unica tra specie chimiche e superfici di nanofili semiconduttori che stimolano una carica elettrica tra le due estremità dei nanofili o tra i nanofili esposti e non esposti.
Il gruppo ha testato i sensori senza batteria con diversi tipi di piattaforme - ossido di zinco e silicio - utilizzando un solvente a base di etanolo come agente di prova.
Nel sensore all'ossido di zinco il team ha scoperto che c'era un cambiamento nella tensione elettrica tra le due estremità dei nanofili quando una piccola quantità di etanolo è stata posta sul rilevatore.
"L'aumento del segnale elettrico è quasi istantaneo e decade lentamente mentre l'etanolo evapora, "Ha detto Wang.
Però, quando il team ha posizionato una piccola quantità di solvente esano sul dispositivo, si è vista poca tensione elettrica, "indicando che il nanosensore risponde selettivamente a diversi tipi di molecole di solvente, "Ha detto Wang.
La parte del sensore del dispositivo ha una dimensione di circa 2 millimetri.
Il team ha utilizzato più di 15 diversi tipi di solventi organici e ha rilevato voltaggi diversi per ciascun solvente. "Questa caratteristica consente ai nostri nanosensori di rilevare diversi tipi di specie chimiche e i loro livelli di concentrazione, "Ha detto Wang.
La risposta a diversi solventi era in qualche modo simile quando il team ha testato i nanosensori di silicio. Però, il decadimento della tensione mentre il solvente evaporava era drasticamente diverso dai sensori all'ossido di zinco. "I risultati indicano che è possibile estendere la piattaforma di rilevamento senza batteria a sistemi di nanofili di semiconduttori allineati casualmente, "Ha detto Wang.
Il prossimo passo del team è testare i sensori con molecole più complesse come quelle di esplosivi e sistemi biologici.
La ricerca appare sulla copertina interna del numero del 4 gennaio di Materiale avanzato.
