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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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Nanominiaturizzazione per sensori gas

Scienziati finanziati dall''UE stanno sviluppando nuovi dispositivi di rilevamento miniaturizzati per rilevare sostanze tossiche o esplosive. Prestazioni migliori a minimo consumo di energia dovrebbero offrire l''autonomia di energia che manca al momento.

Tecnologie industriali

La capacità di rilevare tracce di gas tossici o esplosivi nell''aria è di importanza vitale, non solo per la sicurezza sui luoghi di lavoro ma anche per quella pubblica di fronte a possibili azioni terroristiche. I sensori di gas con semiconduttori all''ossido di metallo (MOX) hanno suscitato molto interesse grazie alla loro stabilità e sensibilità. Funzionano attraverso una pellicola MOX sensibile ai gas le cui proprietà elettriche si alterano in presenza di determinate molecole. Quando il rilevamento è compiuto mediante materiali nanostrutturati come i nanofili (NW) basati sul semiconduttore MOX, si possono raggiungere diminuzioni considerevoli di dimensioni e consumo di energia. Gli scienziati hanno avviato il progetto S3 finanziato dall''UE per sviluppare una nuova generazione di nanosensori gas MOX economici. Saranno usati per rilevare gas tossici ed esplosivi con una selettività, una sensibilità e una stabilità superiori (le tre S), combinati con la miniaturizzazione e l''autonomia di energia. I ricercatori stanno analizzando il biossido di azoto(NO2) e il trinitrotoluene (TNT) per quanto riguarda gli impieghi sugli esplosivi, e l''ammoniaca (NH3) e il solfuro di idrogeno (H2S) per il monitoraggio della tossicità nell''ambiente e sul posto di lavoro. Un design innovativo sta consentendo la percezione di segnali multipli composti da una risposta resistiva (RES), dalla ionizzazione della superficie (SI), e dalla conduttività del calore catalitico (CH) da un solo strato di rilevamento. Per ridurre le dimensioni e il consumo di energia di riscaldamento, gli scienziati stanno studiando sottili sottostrati riscaldanti a pellicola di ceramica, l''impiego di singoli sensori gas NW per il consumo di micro watt di energia e un nuovo tipo di sistema microelettromeccanico (MEMS) basato su una sottile pellicola di alluminio (TAF). I nuovi materiali nanorilevatori e i sistemi sviluppati per il progetto stanno mostrando risposte chiare RES e SI. Lo sviluppo di strumenti di nanometrologia e le simulazioni teoriche stanno aiutando a selezionare i materiali e a migliorare le capacità di rilevamento. Gli scienziati hanno anche costruito un''unità per la vaporizzazione di target non in forma gassosa, come residui di particelle esplosive e droghe illegali. Il progetto S3 sta sviluppando sensori chimici multifunzione per scoprire sostanze tossiche, esplosive o illecite. Dispositivi miniaturizzati basati su nanostrutture innovative stanno facilitando un significativo risparmio energetico, che finora ha rappresentato l''ostacolo maggiore per le reti autonome di sensori in lunghi periodi di tempo. I dispositivi con dimensioni e consumi minori e con una selettività, una sensibilità e una stabilità migliori troveranno senza dubbio velocemente una posizione nel mercato globale dei rilevatori.

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