Dehnbarer tragbarer Gassensor für ultra-empfindliche NO₂-Detektion

Ein Team hat einen dehnbaren, tragbaren Gassensor für Umweltsensorik entwickelt und getestet. Er kombiniert ein neu entwickeltes laserinduziertes Graphenschaum-Material mit einer einzigartigen Form von Molybdändisulfid und reduziertem Graphenoxid-Nanokompositen. Die Forscher waren daran interessiert, wie unterschiedliche Morphologien, also Formen, der gasempfindlichen Nanokomposite die Empfindlichkeit des Materials beim Detektieren von Stickstoffdioxid-Molekülen bei sehr niedrigen Konzentrationen beeinflussen. Um die Morphologie zu ändern, packten sie einen Behälter mit sehr fein gemahlenen Salzkristallen.

Stickstoffdioxid ist ein schädliches Gas, das von Fahrzeugen emittiert wird und bei niedrigen Konzentrationen die Lunge reizen und bei hohen Konzentrationen zu Krankheiten und Tod führen kann. Als die Forscher Molybdändisulfid- und reduziertes Graphenoxid-Vorläufer in den Behälter gaben, formten die Nanokomposite Strukturen in den kleinen Räumen zwischen den Salzkristallen. Sie probierten dies mit verschiedenen Salzkristallgrößen und testeten die Empfindlichkeit auf konventionellen interdigitalen Elektroden sowie der laserinduzierten Graphenplattform. Als das Salz durch Auflösen in Wasser entfernt wurde, stellten die Forscher fest, dass die kleinsten Salzkristalle den empfindlichsten Sensor ermöglichten.

Die Tests wurden bis zu 1 Teil pro Million und niedrigeren Konzentrationen durchgeführt, was 10-mal besser sein könnte als konventionelle Designs. Das Team konnte die Empfindlichkeit und das Signal-Rausch-Verhältnis des Gassensors verbessern, indem es die Morphologie des Kompositmaterials und die Konfiguration der Sensor-Testplattform kontrollierte.