Nano-blomstene ble laget av sinkoksid av Yujin Chen og kolleger ved Harbin Engineering University i Kina.
Ny generasjon
Tradisjonelle etanolsensorer er laget av det samme materialet, og virker ved at de oppdager endringer i elektrisk resistens når en bit eller et lag med sinkoksid blir utsatt for etanoldamp.
Men disse tradisjonelle sensorene ser ut til å være klare for utskifting.
- Sensormaterialet vil sannsynligvis bli byttet ut med skreddersydde nanostrukturer, fordi de synes å gi høyere følsomhet, sier Edman Tsang til New Scientist. Han forsker på nye nanomaterialer ved University of Reading i England.
Lavere temperatur
Sensorer basert på sinkoksid, må varmes opp til temperaturer opp mot 300°C før de blir følsomme for etanol.
Yujin Chens nano-blomster blir følsomme allerede ved 140°C.
- Så ekstremt høy følsomhet for etanol ved så uvanlig lav temperatur er påfallende, sier Tsang.
Denne driftstemperaturen er lav nok til å være praktisk å bygge inn i faste sensorer.
Mindre strøm
Fordelen med nanostrukturer, er at de er mer kompakte og trenger mindre strøm enn tradisjonelle sensorer.
Nanosensorer bruker bare nanowatt, mens de større sensorene kan bruke milliwatt.
Sinkoksid endrer resistens når molekyler fra etanoldamp kleber seg til det i en prosess kaldt adsorpsjon.
De blomster-lignende strukturene fungerer ved lavere temperaturer fordi deres minimale størrelse forsterker adsorpsjonen. Hver blomst består av bunter med nanostaver, og er 15 Nm brede.
Laget med ultralyd
De ble laget ved å sprenge en sinkholdig oppløsning med ultralyd. Dette ble gjort ved å heve temperaturen i ultralydbadet til en så høy temperatur at det ble dannet bobler. Når disse boblene eksploderte, ble partiklene dannet.
For å lage en sensor, koblet forskerne to av blomstene sammen i en strømkrets. Den ene ble utsatt for testmateriale, mens den andre ble holdt forseglet. Ved å sammenligne resistensen til den ubeskyttede delen med kontrollblomstene, ble det mulig å se om etanol var tilstede.
Svært sensitivt
Sensoren kan oppdage etanol på så lave nivåer som 50 deler per million. Det er mye høyere sensitivitet enn det som kreves for bruk i promilletestere.
Men for praktisk bruk må de tilsettes platina eller gull for å øke sensitiviteten enda mer. Det er en teknikk som er vanlig i sinkoksidsensorer.
Tsang sier blomstene er de mest sensitive sinkoksidstrukturene uten tilsetting han har sett, og at det å tilsette riktig metall kan gjøre dem enda bedre.
- Jeg kan forestille meg mange områder hvor denne metoden kan brukes. Alt fra overvåking av forbrenningsgasser i fabrikker eller biler, til mat-, lukt- og promilleanalyser, sier Tsang.
