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(noticias nanowerk) El Instituto de Investigación de Estándares y Ciencias de Corea (KRISS) ha desarrollado un sensor de gases tóxicos con la mayor sensibilidad del mundo. Este sensor puede monitorear con precisión el dióxido de nitrógeno (NO).2), un gas venenoso en la atmósfera, a temperatura ambiente con bajo consumo de energía y sensibilidad ultra alta. Puede utilizarse en diversas áreas, como la detección de gases residuales durante el proceso de fabricación de semiconductores y la investigación sobre catalizadores de electrólisis.
Los resultados fueron publicados en Pequeñas estructuras («MOCVD de C-MoS jerárquico2 Nanoramas para nivel ppt NO2 Reconocimiento»).
![Proceso de marea para generar nanoramas de MoS2 en 3D](https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/id64326_1.jpg)
NO2, producido por la combustión a alta temperatura de combustibles fósiles y emitido principalmente por los gases de escape de los automóviles o el humo de las fábricas, está contribuyendo a un aumento de la mortalidad por contaminación del aire. En Corea del Sur, la concentración media anual de NO es2 en el aire está limitado por decreto presidencial a 30 ppb (partes por mil millones) o menos. Por lo tanto, se requieren sensores altamente sensibles para detectar con precisión gases en concentraciones extremadamente bajas.
Recientemente, el uso de gases tóxicos que son potencialmente fatales para los humanos ha aumentado debido al desarrollo de industrias de alta tecnología, incluida la fabricación de semiconductores. Si bien algunos laboratorios y fábricas han adoptado sensores semiconductores por razones de seguridad, el desafío radica en su baja capacidad de respuesta, lo que los hace incapaces de detectar gases tóxicos que incluso pueden ser detectables por la nariz humana. Para aumentar la sensibilidad, acaban consumiendo mucha energía porque tienen que trabajar a altas temperaturas.
El sensor recientemente desarrollado, un sensor semiconductor de gases tóxicos de próxima generación basado en materiales avanzados, ha mejorado significativamente el rendimiento y la usabilidad en comparación con los sensores tradicionales. Con su excepcional sensibilidad a las reacciones químicas, el nuevo sensor puede detectar NO2 mucho más sensible que los sensores semiconductores informados anteriormente, una sensibilidad que es 60 veces mayor. Además, el novedoso sensor consume una energía mínima a temperatura ambiente y su proceso óptimo de fabricación de semiconductores permite la síntesis a gran escala a bajas temperaturas, lo que reduce los costos de fabricación.
La clave de la tecnología está en el MoS2 Material de nanobranquias desarrollado por KRISS. En contraste con la tradicional estructura plana 2D de MoS2Este material se sintetiza en una estructura 3D que recuerda a las ramas de los árboles, aumentando la sensibilidad. Además de la fuerza de la síntesis uniforme del material en un área grande, puede crear una estructura 3D ajustando la proporción de carbono en la materia prima sin procesos adicionales.
El equipo de Metrología Integrada de KRISS Semiconductor ha demostrado experimentalmente que su sensor de gas puede detectar NO2 en la atmósfera en concentraciones tan bajas como 5 ppb. El límite de detección calculado del sensor es de 1,58 ppt (partes por billón), lo que lo convierte en la sensibilidad más alta del mundo.
Este logro permite un seguimiento preciso del NO2 en la atmósfera con bajo consumo de energía. El sensor no sólo ahorra tiempo y dinero, sino que también ofrece una resolución excelente. Se espera contribuir a la investigación para mejorar las condiciones atmosféricas mediante la determinación de las concentraciones medias anuales de NO.2 y monitorear los cambios en tiempo real.
![Resultados de la evaluación del rendimiento de un sensor de gas altamente sensible](https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/id64326_2.jpg)
Otra característica de esta tecnología es la capacidad de ajustar el contenido de carbono en la materia prima durante la fase de síntesis del material, cambiando así las propiedades electroquímicas. Esto se puede utilizar para desarrollar sensores que también puedan detectar gases distintos del NO.2, como los gases residuales que surgen durante los procesos de fabricación de semiconductores. La excelente reactividad química del material también se puede utilizar para aumentar el rendimiento de los catalizadores de electrólisis para la producción de hidrógeno.
Dr. Jihun Mun, investigador principal del Equipo de Metrología Integrada de Semiconductores de KRISS, dijo: «Esta tecnología, que supera las limitaciones de los sensores de gas tradicionales, no sólo cumplirá con las regulaciones gubernamentales, sino que también permitirá un monitoreo preciso de las condiciones atmosféricas domésticas». investigación de seguimiento, para que esta tecnología pueda aplicarse al desarrollo de varios sensores y catalizadores de gases tóxicos más allá del monitoreo de NO2 en la atmósfera.»
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