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Surface ionization and novel concepts in nano-MOX gas sensors with increased Selectivity, Sensitivity and Stability for detection of low concentrations of toxic and explosive agents

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Nanominiaturización de los sensores de gas

Un equipo de científicos financiados por la Unión Europea está desarrollando nuevos dispositivos sensores miniaturizados para detectar sustancias tóxicas o explosivas. Un mayor rendimiento combinado con un consumo mínimo de energía debería proporcionar la autonomía energética de la que actualmente carecen.

Tecnologías industriales

La capacidad para detectar pequeñas cantidades de gases tóxicos o explosivos en el aire es de vital importancia, no solo para la seguridad laboral, sino también para la seguridad nacional frente a posibles acciones terroristas. Los sensores de gas semiconductor de óxido metálico (MOX) han sido objeto de gran atención debido a su estabilidad y sensibilidad. Funcionan mediante una película de MOX sensible al gas cuyas propiedades eléctricas cambian en presencia de ciertas moléculas. Cuando la detección se lleva a cabo mediante materiales nanoestructurados, tales como nanocables (NC) basados en MOX semiconductores, se pueden lograr tremendas reducciones en tamaño y consumo de energía. Un grupo de científicos inició el proyecto S3, financiado por la Unión Europea, para desarrollar una nueva generación de nanosensores de gas MOX rentables. Estos se utilizarán para detectar gases tóxicos y explosivos con selectividad, sensibilidad y estabilidad superiores combinadas con miniaturización y autonomía energética. El dióxido de nitrógeno (NO2) y el trinitrotolueno (TNT) se seleccionaron para aplicaciones de explosivos, y el amoníaco (NH3) y el sulfuro de hidrógeno (H2S) para el control de la toxicidad en el medio ambiente y el lugar de trabajo. El diseño innovador puesto en práctica está permitiendo la captación de múltiples señales que consisten en la respuesta resistiva (RES), la ionización superficial (SI) y la conductividad térmica catalítica (CH) a partir de una sola capa de detección. Para reducir el tamaño y el consumo de energía para el calentamiento, en el proyecto están estudiando sustratos calentadores de película cerámica delgada, el uso de sensores de gas de NW individual para un consumo de energía del orden de microvatios y un nuevo tipo de sistema microelectromecánico (MEMS) basado en películas delgadas de alúmina (TAF). Nuevos materiales y sistemas nanosensores desarrollados para el proyecto están exhibiendo respuestas RES y SI claras. El desarrollo de herramientas nanometrológicas y simulaciones teóricas está ayudando a seleccionar los materiales y optimizar el comportamiento de detección. Los científicos también construyeron una unidad para la vaporización de los objetivos que no estén en forma gaseosa, tales como residuos de partículas explosivas y estupefacientes. S3 está desarrollando sensores químicos multifuncionales para detectar sustancias tóxicas, explosivas o ilícitas. Los dispositivos miniaturizados basados ​​en nuevas estructuras nanométricas allanan el camino hacia una disminución significativa del consumo de energía, hasta la fecha el factor que limita el funcionamiento de las redes de sensores autónomos durante un periodo prolongado. Los dispositivos con tamaño y consumo de energía reducidos y selectividad, sensibilidad y estabilidad mayores encontrarán sin duda rápidamente un hueco en el mercado de detección global.

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