Ultraherkkiä antureita

11.11.2015

Penn-boori-seostettu-grafeeni-kaasuanturi-250-t.jpgKuudesta maasta peräisin olevan tutkijaryhmän mukaan booriseostetusta grafeenista valmistetut ultraherkät kaasuanturit voivat pian olla mahdollisia.

Grafeeni tunnetaan sen kyvystä kuljettaa elektroneja suurella nopeudella, mutta se on myös erittäin herkkä kaasuanturi.

Booriin ja grafeeniin perustuvat anturit pystyivät havaitsemaan haitallisia kaasumolekyylejä erittäin pieninä pitoisuuksina. Tähän mennessä on testattu kahta kaasua. Typen oksideissa päästään miljardisosiin (ppb) ja ammoniakissa miljoonisosiin (ppm).

Nämä tarkoittavat 27 kertaa suurempaa herkkyyttä typen oksideille ja 10000 kertaa suurempaa herkkyyttä ammoniakille verrattuna käsittelemättömään grafeeniin.

Tutkijat uskovat näiden tulosten avaavan tien korkean suorituskyvyn antureille, jotka voivat havaita pieniä määriä monia muitakin molekyylejä.

Tutkijat ovat työstäneet tätä hanketta jo neljä vuotta. Aiemmin he ovat pystyneet seostamaan grafeenia typen atomeilla, mutta boori osoittautui paljon vaikeammaksi.

Sekä boori että typpi ovat hiilen vieressä jaksollisessa järjestelmässä, joten niiden korvaaminen olisi toteutettavissa. Mutta booriyhdisteet ovat erittäin herkkiä ilmalle ja hajoavat nopeasti altistuessaan ilmakehälle.

Penn Statessa onnistuttiin syntetisoimaan erityisellä CVD-järjestelmällä yhden neliösenttimetrin kokoisia arkkeja boorilla seostettuja grafeeniarkkeja. Niitä lähetettiin sitten useisiin tutkimuslaitoksiin ympäri maailmaa vahvistamaan tuloksen ja testaamaan sen ominaisuuksia.

Tämä monitieteinen tutkimus pohjustaa tietä uusille erittäin herkille kaasuantureille muun muassa yhdistämällä uudenlaiset nanomateriaalit jatkuvan ultraviolettivalon säteilyn kanssa.

Tutkijat uskovat, että tämän tekniikan edelleen kehittäminen saattaa rikkoa osa per kvadriljoonan (ppq) tason toteamisrajan, mikä on kuusi kertaluokkaa parempi herkkyys kuin nykysillä state-of-the-art antureilla.

Myrkyllisien tai syttyvien kaasujen havaitsemisen lisäksi tämä teoreettinen työ osoittaa, että boorilla seostettu grafeeni voisi johtaa parantamaan litiumioniakkuja ja kenttävaikutustransistoreita, kirjoittajat raportoivat Penn Staten aiheesta tekemästä tiedotteessa.

Aiheesta aiemmin:

Järkevää käyttöä grafeenille

04.03.2021Vetyä ja ammoniakkia
03.03.2021Kierteinen valo vapauttaa tiedonsiirtoa
02.03.2021Kvanttiprosessori puolijohdetekniikalla
01.03.2021Analogialaskentaa verkon reunalle
26.02.2021Kaksi kubittia ja kvanttifysiikka uusiksi
25.02.2021Nanolangasta suprajohtava transistori
24.02.2021Suunnitelma vikasietoisille kubiteille
23.02.2021Kaksiulotteiset uusiin ulottuvuuksiin
22.02.2021Nopea vaihto puolijohde- ja metallitilojen välillä
19.02.2021Magneettien manipulointia atomien tasolla

Siirry arkistoon »