A sinistra:immagine al microscopio elettronico a risoluzione atomica delle regioni a doppio e triplo strato di Re0.5Nb0.5S2 che rivela il suo ordine di impilamento. A destra:grafico del trasferimento di carica nello spazio reale che mostra il trasferimento di carica da Re0.5Nb0.5S2 alla molecola di NO2. Legenda colore:Re mostrato in blu marino; Nb in viola; S in giallo; N in verde; H in grigio; O in blu; e C in rosso. Credito:Alex Zettl/Berkeley Lab
Diossido di azoto, un inquinante atmosferico emesso dalle auto alimentate a combustibili fossili e dai fornelli a gas non è solo dannoso per il clima, è anche dannoso per la nostra salute. Esposizione a lungo termine a NO 2 è stato collegato ad un aumento delle malattie cardiache, malattie respiratorie come l'asma, e infezioni.
Il biossido di azoto è inodore e invisibile, quindi è necessario un sensore speciale in grado di rilevare con precisione le concentrazioni pericolose del gas tossico. Ma la maggior parte dei sensori attualmente disponibili sono ad alta intensità energetica poiché di solito devono funzionare a temperature elevate per ottenere prestazioni adeguate.
Un sensore ultrasottile, sviluppato da un team di ricercatori del Berkeley Lab e dell'UC Berkeley, potrebbe essere la risposta.
Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Nano lettere , il team di ricerca ha riportato un sensore "2D" atomicamente sottile che funziona a temperatura ambiente e quindi consuma meno energia rispetto ai sensori convenzionali.
I ricercatori affermano che il nuovo sensore 2D, costruito con una lega monostrato di disolfuro di renio niobio, vanta anche una specificità chimica e tempi di recupero superiori.
A differenza di altri dispositivi 2D realizzati con materiali come il grafene, il nuovo sensore 2D risponde elettricamente in modo selettivo alle molecole di biossido di azoto, con una risposta minima ad altri gas tossici come ammoniaca e formaldeide. Inoltre, il nuovo sensore 2D è in grado di rilevare concentrazioni bassissime di biossido di azoto di almeno 50 parti per miliardo, disse Amin Azizi, uno studioso post-dottorato dell'UC Berkeley e autore principale dello studio attuale.
Una volta che un sensore a base di bisolfuro di molibdeno o nanotubi di carbonio ha rilevato il biossido di azoto, possono essere necessarie ore per ripristinare il suo stato originale a temperatura ambiente. "Ma il nostro sensore impiega solo pochi minuti, " disse Azizi.
Il nuovo sensore non è solo ultrasottile, è anche flessibile e trasparente, il che lo rende un ottimo candidato per i sensori indossabili di monitoraggio ambientale e sanitario. "Se i livelli di biossido di azoto nell'ambiente locale superano le 50 parti per miliardo, che può essere molto pericoloso per chi soffre di asma, ma in questo momento, i sensori personali di biossido di azoto non sono pratici." ha detto Azizi. Il loro sensore, se integrato in smartphone o altri dispositivi elettronici indossabili, potrebbe colmare quella lacuna, Ha aggiunto.
Il ricercatore post-dottorato e coautore del Berkeley Lab Mehmet Dogan si è affidato al supercomputer Cori presso il National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC), una struttura per gli utenti di supercalcolo presso il Berkeley Lab, per identificare teoricamente il meccanismo di rilevamento sottostante.
Alex Zettl e Marvin Cohen, scienziati della facoltà nella divisione di scienze dei materiali del Berkeley Lab e professori di fisica all'Università di Berkeley, co-dirigere lo studio.
