science >> Wetenschap >  >> nanotechnologie

Snel, eenvoudige manier om waterstofnanosensoren te maken, gevonden door wetenschappers

Een team van wetenschappers van de Northern Illinois University, met een grote rol gespeeld door NIU Ph.D. studenten, heeft een nieuwe ontdekt, handige en goedkope manier om hoogwaardige waterstofsensoren te maken met behulp van palladium-nanodraden.

De technologie kan een opschaling mogelijk maken voor potentiële industriële toepassingen, zoals veiligheidsmonitoren in toekomstige voertuigen op waterstof.

Licht ontvlambaar waterstofgas kan niet worden geodoriseerd zoals aardgas. De nieuwe technologie produceert sensoren op nanoschaal die extreem snel werken en het mogelijk maken om veiligheidskleppen te sluiten voordat gevaarlijke gasconcentraties kunnen worden bereikt.

Wetenschappers weten dat palladium-nanodraden veelbelovend waren als waterstofgassensoren in snelheid, gevoeligheid en ultra-laag stroomverbruik. Maar het gebruik van enkele palladium-nanodraden stond op verschillende gebieden voor uitdagingen, inclusief nanofabricage.

"We rapporteren over waterstofsensoren die profiteren van enkele palladium-nanodraden met hoge snelheid en gevoeligheid en die gemakkelijk en goedkoop kunnen worden gemaakt, ” zei hoofdauteur Xiaoqiao (Vivian) Zeng, een doctoraat student scheikunde en biochemie aan NIU. Het nieuwe onderzoek is gepubliceerd in de januari-editie van het prestigieuze tijdschrift van de American Chemical Society Nano-letters .

“De nieuwe typen waterstofsensoren zijn gebaseerd op netwerken van ultrakleine ( <10 nanometer) palladium nanodraden verkregen door sputter-afzetting van palladium op het oppervlak van een in de handel verkrijgbaar en goedkoop filtratiemembraan, ’ zei Zeng.

Het onderzoek werd uitgevoerd aan zowel de Northern Illinois University als het Argonne National Laboratory. De wetenschappers ontdekten ook dat de snelheid van de sensoren toeneemt met afnemende diktes van de palladium-nanodraden. De sensoren zijn 10 tot 100 keer sneller dan hun tegenhangers gemaakt van een continue palladiumfilm van dezelfde dikte.

"De superieure prestaties van de ultrakleine palladium nanodraad-netwerkgebaseerde sensoren demonstreren de nieuwigheid van de fabricagebenadering, die kunnen worden gebruikt om hoogwaardige sensoren voor andere gassen te fabriceren, ” zei NIU Presidential Research Professor of Physics Zhili Xiao, leider van het onderzoeksteam en co-adviseur van Zeng.

Xiao merkte op dat de uitzonderlijke bijdrage van Zeng aan het onderzoek bijzonder indrukwekkend is voor een Ph.D. kandidaat. Zeng kwam in de herfst van 2008 naar NIU na het behalen van haar master aan de University of Science and Technology Beijing. Ze is nu een ontvanger van de NIU Nanoscience Fellowship, gezamenlijk ondersteund door de universiteit en Argonne.

“Het is extreem competitief om een ​​artikel in Nano Letters te publiceren, die een zeer hoge impactfactor heeft die zelfs beter is dan de traditioneel prestigieuze chemische en fysische tijdschriften, ' zei Xiao. “We zijn trots op Vivian’s prestaties en dankbaar voor haar creativiteit en toewijding.

“Nanoonderzoek is echt interdisciplinair, ', voegde Xiao eraan toe. "Chemici hebben ongetwijfeld voordelen aangetoond in nanofabricage door methoden van chemische synthese te gebruiken om extreme nanostructuren te verkrijgen, terwijl natuurkundigen sterke punten hebben bij het verkennen van nieuwe fysieke eigenschappen op nanoschaal. Dit onderzoek heeft enorm geprofiteerd van Vivian's expertise in de chemie. In feite, de substraten die worden gebruikt om de nieuwe netwerken van palladium-nanodraden te vormen, zijn veelvoorkomende filtratie-elementen die chemici kennen."