Ricercatori presso la Chalmers University of Technology, Svezia, insieme a colleghi di altre università, hanno scoperto la possibilità di preparare platino sottile da un atomo per l'uso come sensore chimico. I risultati sono stati recentemente pubblicati sulla rivista scientifica Advanced Material Interfaces.
Uno schema di atomi di platino depositati sulla superficie dello "strato tampone" di carbonio, " che è un materiale isolante 2-D simile al grafene cresciuto epitassialmente su carburo di silicio, che consente la crescita bidimensionale del platino.
"In poche parole, siamo riusciti a creare uno strato di metallo spesso solo un atomo, una specie di nuovo materiale. Abbiamo scoperto che questo metallo atomicamente sottile è super sensibile al suo ambiente chimico. La sua resistenza elettrica cambia notevolmente quando interagisce con i gas, " spiega Kyung Ho Kim, postdoc presso il Laboratorio di Fisica dei Dispositivi Quantistici presso il Dipartimento di Microtecnologie e Nanoscienze di Chalmers, e autore principale dell'articolo.
L'essenza della ricerca è lo sviluppo di materiali 2-D oltre il grafene.
"Il platino atomicamente sottile potrebbe essere utile per il rilevamento elettrico ultrasensibile e veloce di sostanze chimiche. Abbiamo studiato il caso del platino in modo molto dettagliato, ma altri metalli come il palladio producono risultati simili, "dice Samuel Lara Avila, Professore Associato presso il Laboratorio di Fisica dei Dispositivi Quantistici e uno degli autori dell'articolo.
I ricercatori hanno utilizzato la sensibile capacità di trasduzione da chimica a elettrica del platino atomicamente sottile per rilevare i gas tossici a livello di parti per miliardo. Lo hanno dimostrato con la rilevazione del benzene, un composto cancerogeno anche a concentrazioni molto piccole, e per i quali non esistono apparati di rilevamento a basso costo.
"Questo nuovo approccio, utilizzando metalli atomicamente sottili, è molto promettente per le future applicazioni di monitoraggio della qualità dell'aria, "dice Jens Eriksson, Capo dell'unità di scienza dei sensori applicati presso l'Università di Linköping e coautore del documento.
Aumentare la sensibilità dei sensori di gas allo stato solido incorporando materiali nanostrutturati come elemento di rilevamento attivo può essere complicato dagli effetti sulle interfacce. Interfacce a nanoparticelle, cereali, o contatti possono provocare una risposta corrente-tensione non lineare, alta resistenza elettrica, e alla fine, rumore elettrico che limita la lettura del sensore.
Questo lavoro riporta la possibilità di preparare strati di platino elettricamente continui su uno spessore di un atomo, mediante deposizione fisica da vapore sullo strato zero di carbonio (noto anche come strato tampone) cresciuto epitassialmente su carburo di silicio. Con uno strato sottile di Pt di 3-4 , la conducibilità elettrica del metallo è fortemente modulata quando interagisce con analiti chimici, a causa del trasferimento degli oneri a/da Pt. La forte interazione con specie chimiche, insieme alla scalabilità del materiale, consente la fabbricazione di dispositivi chemiresistori per la lettura elettrica di specie chimiche con limiti di rilevamento inferiori alla parte per miliardo (ppb). Il sistema 2-D formato da Pt atomicamente sottile sullo strato zero di carbonio su SiC apre una strada per il rilevamento chimico resiliente e ad alta sensibilità e può essere il percorso per la progettazione di nuovi catalizzatori eterogenei con attività e selettività superiori.
