Onderzoekers van de Universiteit van Pittsburgh hebben goud in nanodraden gelokt als een manier om een ​​goedkoop materiaal te maken voor het detecteren van giftige gassen in aardgas. Samen met collega's van het National Energy Technology Laboratory (NETL), Alexander Ster, universitair hoofddocent scheikunde aan Pitt's Kenneth P. Dietrich School of Arts and Sciences en hoofdonderzoeker van het onderzoeksproject, ontwikkelde een zelfassemblagemethode die steigers (een structuur die wordt gebruikt om een ​​ander materiaal op te houden of te ondersteunen) gebruikt om gouden nanodraden te laten groeien. Hun bevindingen, getiteld "Lassen van gouden nanodeeltjes op grafische sjablonen voor chemische detectie, " werden online gepubliceerd op 22 januari in de Tijdschrift van de American Chemical Society.

"De meest gebruikelijke methoden om gassen te detecteren, vereisen omvangrijke en dure apparatuur, ", zegt Star. "Op chips gebaseerde sensoren die voor detectie afhankelijk zijn van nanomaterialen, zouden goedkoper en draagbaarder zijn omdat werknemers ze zouden kunnen dragen om giftige gassen te bewaken, zoals waterstofsulfide."

Star en zijn onderzoeksteam hebben vastgesteld dat gouden nanomaterialen ideaal zouden zijn voor het detecteren van waterstofsulfide vanwege de hoge affiniteit van goud voor zwavel en de unieke fysieke eigenschappen van nanomaterialen. Ze experimenteerden met koolstofnanobuizen en grafeen - een kippengaas op atomaire schaal gemaakt van koolstofatomen - en gebruikten computermodellering, Röntgendiffractie, en transmissie-elektronenmicroscopie om het zelfassemblageproces te bestuderen. Ze testten ook de reacties van de resulterende materialen op waterstofsulfide.

"Om de gouden nanodraden te produceren, we hebben nanobuisjes gesuspendeerd in water met goudhoudend chloorgoudzuur, " zegt Star. "Terwijl we het mengsel roerden en verwarmden, het goud reduceerde en vormde nanodeeltjes op de buitenwanden van de buizen. Het resultaat was een zeer geleidende wirwar van gouden nanodraden en koolstofnanobuisjes."

Om het vermogen van de nanodraden om waterstofsulfide te detecteren te testen, Star en zijn collega's wierpen een film van het composietmateriaal op een chip met gouden elektroden. Het team kon gas detecteren met niveaus zo laag als 5ppb (parts per billion), een detectieniveau dat vergelijkbaar is met dat van bestaande detectietechnieken. Aanvullend, ze konden het waterstofsulfide detecteren in complexe gasmengsels die aardgas simuleerden. Star zegt dat de groep nu de detectielimieten van de chips zal testen met behulp van echte monsters uit gasbronnen.