Stickoxid-Sensor aus Graphenschaum gebaut
Als gasempfindliches Material fungiert Graphenschaum, der mit Laserhilfe hergestellt wird
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Stickstoffdioxid-Sensor auf einem Silikonhandschuh (Foto: Cheng Lab, psu.edu) |
College State/Boston (pte004/31.08.2020/06:15) Forscher der Pennsylvania State University http://psu.edu und der Northeastern University http://northeastern.edu haben zusammen mit Kollegen aus China einen neuen mobilen Stickoxid-Sensor entwickelt, der dehnbar ist. Als gasempfindliches Material fungiert Graphenschaum, der mit Laserhilfe hergestellt wird. Es handelt sich um eine spezielle Form von Molybdändisulfid und Nanopartikeln aus teilweise reduziertem Graphen.
Je kleiner, desto empfindlicher
Der Clou der Neuentwicklung: Dem Material fehlen einzelne Sauerstoffatome. Diese Anordnung verändert deren elektrischen Widerstand, wenn sich Stickstoffdioxidmoleküle darin verfangen. Dieser wiederum ist messbar und ein Maß für die Konzentration des ätzenden Gases in der Luft. Um die höchstmögliche Empfindlichkeit herauszukitzeln, wurde die Form des Sensormaterials verändert. Dazu füllten die Forscher Meersalz nacheinander in unterschiedlichen Körnungen in einen Behälter und fügten Sensormaterial hinzu.
In den Räumen zwischen den Salzkörnern bildeten sich Strukturen. Je kleiner die Körner waren, desto empfindlicher reagierte der Sensor, wie Tests zeigten. "Unser Sensor erfasst Konzentrationen bis hinunter zu einem Stickstoffdioxidteilchen in einer Mio. Luftmolekülen", sagt Wissenschaftler Huanyu Larry Cheng. Das Team konnte zudem das Signal-Rausch-Verhältnis senken, also das Verhältnis zwischen der Messgröße und Störsignalen.
Echtzeitüberwachung der Umwelt
"Wir glauben, dass unser Sensor bei der Echtzeitüberwachung der Luft an Umweltbrennpunkten und in der Medizin eine Rolle spielen wird", sagen Ning Yi und Han Li, Doktoranden an der Northeastern University, die zum Team gehören. Stickstoffdioxid ist ein ätzendes Gas, das bei der Verbrennung entsteht. Es kann bei hoher Konzentration in der Luft die Atemwege reizen. Es wird vor allem von älteren Dieselfahrzeugen ausgestoßen, die ohne Katalysatoren oder sonstige Stickoxidkiller unterwegs sind.
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