Este sensor ultrafino pode salvar seus pulmões

O novo sensor 2D é flexível e transparente, tornando a tecnologia um provável candidato a sensores vestíveis de monitoramento ambiental e de saúde. (Crédito: Shutterstock/Kaspars Grinvalds)

Dióxido de nitrogênio, um poluente atmosférico emitido por carros movidos a combustíveis fósseis e fogões a gás não são apenas ruins para o clima – são ruins para nossa saúde. A exposição prolongada ao NO2 tem sido associada ao aumento de doenças cardíacas, doenças respiratórias como asma e infecções.

O dióxido de nitrogênio é inodoro e invisível – então você precisa de um sensor especial que possa detectar com precisão concentrações perigosas do gás tóxico. Mas a maioria dos sensores atualmente disponíveis consomem muita energia, pois geralmente precisam operar em altas temperaturas para obter um desempenho adequado.

Um sensor ultrafino, desenvolvido por uma equipe de pesquisadores do Berkeley Lab e da UC Berkeley, pode ser a resposta.

Em seu artigo publicado na revista Nano Letters, a equipe de pesquisa relatou um sensor "2D" atomicamente fino que funciona à temperatura ambiente e, portanto, consome menos energia do que os sensores convencionais.

Os pesquisadores dizem que o novo sensor 2D – que é construído a partir de uma liga monocamada de dissulfeto de rênio e nióbio – também possui especificidade química e tempo de recuperação superiores.

Esquerda: Imagem de microscopia eletrônica de resolução atômica das regiões de bicamada e tricamada de Re0.5Nb0.5S2 revelando sua ordem de empilhamento. Direita: Gráfico de transferência de carga no espaço real mostrando a transferência de carga de Re0.5Nb0.5S2 para a molécula de NO2. Chave de cor: Re mostrado na marinha; Nb em violeta; S em amarelo; N em verde; H em cinza; O em azul; e C em vermelho. (Crédito: Alex Zettl/Berkeley Lab)

Ao contrário de outros dispositivos 2D feitos de materiais como o grafeno, o novo sensor 2D responde eletricamente seletivamente às moléculas de dióxido de nitrogênio, com resposta mínima a outros gases tóxicos, como amônia e formaldeído. Além disso, o novo sensor 2D é capaz de detectar concentrações ultrabaixas de dióxido de nitrogênio de pelo menos 50 partes por bilhão, disse Amin Azizi, pesquisador de pós-doutorado da UC Berkeley e principal autor do estudo atual.

Depois que um sensor baseado em dissulfeto de molibdênio ou nanotubos de carbono detecta dióxido de nitrogênio, pode levar horas para se recuperar ao seu estado original à temperatura ambiente. "Mas nosso sensor leva apenas alguns minutos", disse Azizi.

O novo sensor não é apenas ultrafino - também é flexível e transparente, o que o torna um ótimo candidato para sensores vestíveis de monitoramento ambiental e de saúde. “Se os níveis de dióxido de nitrogênio no ambiente local excederem 50 partes por bilhão, isso pode ser muito perigoso para alguém com asma, mas, no momento, os sensores pessoais de gás de dióxido de nitrogênio são impraticáveis”. disse Azizi. Seu sensor, se integrado a smartphones ou outros eletrônicos vestíveis, poderia preencher essa lacuna, acrescentou.

O pesquisador de pós-doutorado do Berkeley Lab e co-autor Mehmet Dogan confiou no supercomputador Cori no National Energy Research Scientific Computing Center

(NERSC), uma instalação de usuário de supercomputação no Berkeley Lab, para identificar teoricamente o mecanismo de detecção subjacente.

Alex Zettl e Marvin Cohen, cientistas do corpo docente da Divisão de Ciências de Materiais do Berkeley Lab e professores de física da UC Berkeley, co-lideraram o estudo.

Informações adicionais:

"2D Electronics Get an Atomic Tuneup", comunicado à imprensa, 20 de agosto de 2020