science >> Wetenschap >  >> nanotechnologie

Nieuwe sensor detecteert lage luchtvochtigheid

Structurele en chemische karakterisering van Mo2CTx MXene. a) XRD-patronen van Mo2Ga2C nanogelamineerde carbide-precursor (zwart) en Mo2CTx MXene meerlaags (rood). b) SEM-beeld van een Mo2CTx MXene meerlaagse laag. c) TEM-afbeelding van Mo2CTx MXene enkele vlokken op kanten koolstofraster, inzet is een afbeelding met hoge resolutie. d) Het SAED-patroon van de enkele Mo2CTx-vlok in c). e) AFM-beeld en hoogteprofiel over een voorbeeldige Mo2CTx-vlok. f-h) XPS-spectra met hoge resolutie opgenomen van een Mo2CTx MXene-laag bij Mo-3d f), C-1s g) en O-1s h) energieën. Krediet:DOI:10.1002/adma.202104878

Het meten van de luchtvochtigheid is op veel gebieden belangrijk. Conventionele sensoren in hygrometers hebben tot nu toe echter geen zeer laag waterdampgehalte kunnen bepalen. Natuurkundigen van de Universiteit van Duisburg-Essen (UDE) en de Technische Universiteit Yuri Gagarin in Rusland hebben nu een nieuwe sensor ontwikkeld. Het detecteert zelfs de kleinste hoeveelheden watermoleculen die naar het oppervlak zinken. De detector is gebaseerd op sterk geleidende materialen die bekend staan ​​als MXenes.

Goede binnenlucht is niet alleen belangrijk voor de gezondheid. Ook in productie of laboratoria zijn bepaalde omgevingsomstandigheden nodig, bijvoorbeeld in de biogeneeskunde of micro-elektronica. Deze moeten nauwkeurig gecontroleerd kunnen worden. Hoewel krachtige vochtigheidssensoren zijn ingebouwd in commerciële meetapparatuur, zijn ze niet in staat om waterdampconcentraties onder 50 ppm, d.w.z. onder 0,3 procent relatieve vochtigheid, te detecteren. Daarom zijn dergelijke sensoren niet voor alle doeleinden geschikt.

Dit probleem is door het natuurkundig team van de UDE en de Russische Universiteit Yuri Gagarin in Saratov aangepakt met een geheel nieuwe strategie. Ze gebruikten tweedimensionale nanometrische materialen. Deze kunnen minuscule hoeveelheden watermoleculen detecteren die naar hun oppervlak zinken. "Op deze manier verbeteren de prestaties van de sensor enorm - de detectielimiet wordt ver onder de vorige stand van de techniek geduwd. Meer is echt niet mogelijk", zegt UDE-experimenteel fysicus Dr. Hanna Pazniak, die een sleutelrol speelde bij de ontwikkeling.

Deze sterk geleidende materialen worden MXenen genoemd, of preciezer:Mo2 CTx MXenen. Ze bestaan ​​uit verbindingen van overgangsmetaalcarbiden of overgangsmetaalnitriden. De verbindingen zijn in lagen gestapeld en zijn slechts enkele atomen dik. Het voordeel:de nieuwe sensoren zijn ultradun en zeer gevoelig. "Ze detecteren waterdampen tot 10 ppm of 0,06 procent relatieve vochtigheid. Dat is de laagste waarde die tot nu toe bekend is", zegt Pazniak. De sensoren zijn ook in een ander opzicht veelbelovend:ze kunnen worden gebruikt in massaproductie. + Verder verkennen

Innovatieve sensor detecteert specifiek en nauwkeurig moleculen




Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Het menselijk brein is bedraad voor poëzie
  2. Een venster op het zenuwstelsel van de fruitvlieg
  3. Pareidolie:waarom we in bijna alles gezichten zien
  4. Productietijden kunnen het illegaal witwassen van wilde dieren tegengaan
  5. Hoge opbrengst, eiwit met sojabonengen
  6. Vliegen onder de radar:multiresistente bacteriën verschuilen zich tussen darmbacteriën van asymptomatische menselijke dragers
  7. Welke soorten cellen en organismen ondergaan mitose en meiose?
  8. Gekapte tropische regenwouden ondersteunen nog steeds de biodiversiteit, zelfs als de hitte aan staat
  9. Vogelweervrienden:studenten uit Arkansas printen 3-D eendenpoot

Wetenschap