NASAs druckbarer chemischer Nanosensor: 3D-gedruckter, graphenbasierter Sensor für schnelle Detektion

Das NASA Goddard Space Flight Center hat einen druckbaren Nanosensor und Leitungen entwickelt, die mithilfe von 3D-Drucktechniken auf einer Silizium-Tochterplatine hergestellt werden, die an eine eigenständige Pre-Amp-Leiterplatte (PCB) angeschlossen werden kann. Der Sensor enthält ein Graphen-Sensor-Array (ein gedrucktes CNT- oder MoS2-Array könnte ebenfalls funktionieren) und eine PCB mit Vorverstärkerschaltung, die mit mechanischen Clips an die Tochterplatine angeschlossen und drahtgebunden ist. Die Sensordimensionen liegen typischerweise im Bereich von Mikrometern bis Hunderten von Mikrometern. Diese Innovation erhöht die Empfindlichkeit von Gassensoren und ermöglicht die Detektion von Konzentrationen im ppb-Bereich (und möglicherweise einzelner Moleküle).

Die Sensoren nutzen Feldeffekttransistoren basierend auf zweidimensionalen Materialien, um das Oberflächenpotenzial eines Graphenkanals zu erfassen, der einem Analyten ausgesetzt ist. Wenn Analytmoleküle auf die Sensoroberfläche adsorbieren, wirken sie als Elektronendonatoren oder -akzeptoren und induzieren eine lokale Änderung des elektrischen Widerstands im Graphen. Dieser Effekt ist in 2D-Materialien aufgrund der hohen Oberfläche, der hohen elektrischen Leitfähigkeit (bei Graphen) und des inhärent niedrigen Rauschens sehr ausgeprägt, was die Detektion von Widerstandsänderungen ermöglicht.

Verschiedene Gase haben unterschiedliche Auswirkungen auf den Widerstand. Die Selektivität unter Zielgasen kann durch Funktionalisierung der 2D-Materialien weiter verbessert werden. Die Sensoren werden als Arrays auf einem geeigneten Substrat mikrogefertigt. Verschiedene Sensoren im Array können unterschiedliche Funktionsgruppen haben, die auf verschiedene Analyten abzielen.

NASA sucht aktiv Lizenznehmer zur Kommerzialisierung dieser Technologie. Für weitere Informationen kontaktieren Sie bitte NASAs Licensing Concierge unter Agency-Patent-Licensing@mail.nasa.gov oder rufen Sie an unter 202-358-7432, um Lizenzgespräche zu initiieren.