حسگر گاز ساخته شده با نانوسیم‌های عمودی

محققان در هلند یک حسگر ابداعی برای اندازه‌گیری غلظت‌های بسیار پایین دی‌اکسید نیتروژن ساخته‌اند. چنین حسگر‌هایی برای کاربردهایی که آلودگی محیط زیست را پایش می‌کنند، اهمیت زیادی دارند. آرایه‌های نانوسیم‌های آرسنید ایندیوم (InAs) که بصورت عمودی رشد یافته‌اند، اجزاء فعال این حسگر هستند. نمونه‌ای از این حسگر که شامل ۵۰۰ تا از چنین نانوسیم‌هایی باشد، در دمای اتاق به غلظت‌های پایین‌تر از ppb100 از دی‌اکسید نیتروژن حساس خواهد بود.

محققان در هلند یک حسگر ابداعی برای اندازه‌گیری
غلظت‌های بسیار پایین دی‌اکسید نیتروژن ساخته‌اند. چنین حسگر‌هایی برای
کاربردهایی که آلودگی محیط زیست را پایش می‌کنند، اهمیت زیادی دارند. آرایه‌های
نانوسیم‌های آرسنید ایندیوم (InAs) که بصورت عمودی رشد یافته‌اند، اجزاء
فعال این حسگر هستند. نمونه‌ای از این حسگر که شامل ۵۰۰ تا از چنین نانوسیم‌هایی
باشد، در دمای اتاق به غلظت‌های پایین‌تر از ۱۰۰ppb از دی‌اکسید نیتروژن
حساس خواهد بود.
شرح شماتیکی از این حسگر گاز دی‌اکسید نیتروژن که تماس‌ها و نانوسیم‌های آرسنید
ایندیوم را نشان می‌دهد.
این نانوسیم‌های پهنای بین ۵۰ تا ۱۰۰
نانومتر و طولی برابر با حدود ۳ میکرومتر دارند و از آرسنید ایندیوم ساخته
می‌شوند. آرسنید ایندیوم برای حسگری گاز بسیار مناسب می‌باشد، زیرا یک لایه
تجمع الکترونی در سطح دارد که آن را به بارهای تجمع یافته حساس می‌کند.
مولکول‌های گاز روی سطح این نانوسیم‌ها جذب می‌شوند و جریان الکتریکی که در
سرتاسر این نانوسیم‌ها جاری است، را تغییر می‌دهند. این نانوسیم‌های نیمه‌رسانا
به صورت اهمی تماس برقرار می‌کنند و با الکترودهای تماسی خود ساختاری شبیه
به پل هوایی تشکیل می‌دهند (شکل را ببینید). مزیت این ساختار شبیه پل هوایی
این است که سطح نانوسیم‌ها برای جذب گاز آزاد است. ساخت این تماس‌های اهمی
با آرسنید ایندیوم به دلیل باندگپ کوچکش نسبتاً آسان است. این حسگر را می‌توان
به آسانی با اعمال یک جریان قوی‌تر بازیافت کرد.

این حسگر جدید با ایجاد چندین تحول در فناوری نانوسیم‌ها، ساخته شده است.
یک مشخصه کلیدی این حسگر این است که در آن نانوسیم‌های عمودی در مکان‌هایی
روی بستری که روی آن رشد یافته‌اند، بصورت الکتریکی تماس برقرار می‌کنند.
در دیگر حسگرهای نانوسیمی قابل مقایسه، نانوسیم‌ها از روی بستری که روی آن
رشد یافته‌اند، کنده شده و روی بستر دیگری قرار داده می‌شوند. مزیت مهم
دیگر این نانوسیم های حسگری این است که آنها بدون اینکه گرم شوند، عمل می‌کنند
و بنابراین توان بسیار کمی مصرف می‌کنند.

در مرحله بعد این محققان حساسیت این حسگر را افزایش خواهند داد و آن را
انتخابگر خواهند کرد. برای مثال یکی از هدف‌ها این است که حسگری ساخته شود
که بتواند دی‌اکسید‌نیتروژن و مونو‌اکسیدنیتروژن را از همدیگر تشخیص دهد.
همچنین به منظور استفاده از بستر‌های سیلیکونی ارزان و موثر برای حلال‌هایی
با راندمان بالا، روش‌های جدیدی برای ساخت این حسگر بررسی خواهد شد.

این محققان جزئیات کار تحقیقاتی خود را تحت عنوان”حسگری گاز با آرایه‌های
نانوسیم آرسنید ایندیوم عامل‌دار‌شده‌ی عمودی” در مجله‌ی Procedia
Engineering منتشر شده است.