Stikstofdioxide, een luchtverontreinigende stof die wordt uitgestoten door auto's die op fossiele brandstoffen rijden en gasfornuizen is niet alleen slecht voor het klimaat, het is ook slecht voor onze gezondheid. Langdurige blootstelling aan NO ₂ is in verband gebracht met een verhoogde hartziekte, luchtwegaandoeningen zoals astma, en infecties.

Stikstofdioxide is geurloos en onzichtbaar, dus u hebt een speciale sensor nodig die gevaarlijke concentraties van het giftige gas nauwkeurig kan detecteren. Maar de meeste momenteel beschikbare sensoren zijn energie-intensief omdat ze meestal bij hoge temperaturen moeten werken om geschikte prestaties te bereiken.

Een ultradunne sensor, ontwikkeld door een team van onderzoekers van Berkeley Lab en UC Berkeley, zou het antwoord kunnen zijn.

In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Nano-letters , het onderzoeksteam rapporteerde een atomair dunne "2D" -sensor die werkt bij kamertemperatuur en dus minder stroom verbruikt dan conventionele sensoren.

De onderzoekers zeggen dat de nieuwe 2D-sensor - die is gemaakt van een monolaaglegering van rheniumniobiumdisulfide - ook een superieure chemische specificiteit en hersteltijd heeft.

In tegenstelling tot andere 2D-apparaten gemaakt van materialen zoals grafeen, de nieuwe 2D-sensor reageert selectief elektrisch op stikstofdioxidemoleculen, met minimale reactie op andere giftige gassen zoals ammoniak en formaldehyde. Aanvullend, de nieuwe 2D-sensor kan ultralage concentraties stikstofdioxide van ten minste 50 delen per miljard detecteren, zei Amin Azizi, een postdoctoraal wetenschapper van UC Berkeley en hoofdauteur van de huidige studie.

Zodra een sensor op basis van molybdeendisulfide of koolstofnanobuisjes stikstofdioxide heeft gedetecteerd, het kan uren duren om bij kamertemperatuur in de oorspronkelijke staat te herstellen. "Maar onze sensor heeft maar een paar minuten nodig, ' zei Aziz.

De nieuwe sensor is niet alleen ultradun, hij is ook flexibel en transparant, wat het een geweldige kandidaat maakt voor draagbare sensoren voor het bewaken van het milieu en de gezondheid. "Als het stikstofdioxidegehalte in de lokale omgeving 50 delen per miljard overschrijdt, dat kan erg gevaarlijk zijn voor iemand met astma, maar op dit moment, persoonlijke stikstofdioxidegassensoren zijn onpraktisch." zei Azizi. Hun sensor, indien geïntegreerd in smartphones of andere draagbare elektronica, zou die leemte kunnen opvullen, hij voegde toe.

Postdoctoraal onderzoeker en co-auteur van Berkeley Lab, Mehmet Dogan, vertrouwde op de Cori-supercomputer van het National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC), een supercomputing-gebruikersfaciliteit bij Berkeley Lab, om het onderliggende detectiemechanisme theoretisch te identificeren.

Alex Zettl en Marvin Cohen, faculteitswetenschappers in de Materials Sciences Division van Berkeley Lab en professoren in de natuurkunde aan UC Berkeley, de studie mede geleid.