Os engenheiros da Macquarie University desenvolveram uma nova técnica para tornar a fabricação de nanossensores muito menos intensiva em carbono, muito mais barata, mais eficiente e mais versátil, melhorando substancialmente um processo-chave nesta indústria global de trilhões de dólares.

A equipe encontrou uma maneira de tratar cada sensor usando uma única gota de etanol , em vez do processo convencional que envolve o aquecimento de materiais a altas temperaturas.

Sua pesquisa, publicada na Advanced Functional Materials , é intitulada, 'Microclusters automontados acionados por capilares para detectores de UV de alto desempenho'.

“Os nanosensores são geralmente compostos de bilhões de nanopartículas depositadas em uma pequena superfície do sensor – mas a maioria desses sensores não funciona quando fabricados pela primeira vez”, diz o autor correspondente, Professor Associado Noushin Nasiri, chefe do Laboratório de Nanotecnologia da Escola de Engenharia da Universidade Macquarie. .

As nanopartículas se montam em uma rede mantida unida por ligações naturais fracas que podem deixar tantos espaços entre as nanopartículas que elas falham em transmitir sinais elétricos, então o sensor não funcionará.

A equipe do professor associado Nasiri descobriu a descoberta enquanto trabalhava para melhorar os sensores de luz ultravioleta, a principal tecnologia por trás do Sunwatch , que viu Nasiri se tornar um finalista do Prêmio Eureka de 2023.

Os nanosensores têm uma enorme relação superfície-volume composta por camadas de nanopartículas, tornando-os altamente sensíveis à substância que foram projetados para detectar. Mas a maioria dos nanossensores não funciona efetivamente até ser aquecido em um processo demorado e intensivo de energia de 12 horas, usando altas temperaturas para fundir camadas de nanopartículas, criando canais que permitem que os elétrons passem pelas camadas para que o sensor funcione.

"O forno destrói a maioria dos sensores baseados em polímeros, e nanosensores contendo eletrodos minúsculos, como os de um dispositivo nanoeletrônico, podem derreter. Muitos materiais atualmente não podem ser usados ??para fazer sensores porque não suportam o calor", disse o professor associado Nasiri. .

No entanto, a nova técnica descoberta pela equipe do Macquarie contorna esse processo intensivo de calor, permitindo que os nanossensores sejam feitos de uma gama muito mais ampla de materiais.

"Adicionar uma gota de etanol à camada de detecção, sem colocá-la no forno, ajudará os átomos na superfície das nanopartículas a se moverem, e as lacunas entre as nanopartículas desaparecem à medida que as partículas se unem", disse o professor Nasiri. diz.

"Mostramos que o etanol melhorou muito a eficiência e a capacidade de resposta de nossos sensores, além do que você obteria após aquecê-los por 12 horas."

O novo método foi descoberto depois que o principal autor do estudo, o estudante de pós-graduação Jayden (Xiaohu) Chen, acidentalmente espirrou um pouco de etanol em um sensor enquanto lavava um cadinho, em um incidente que normalmente destruiria esses dispositivos sensíveis.

"Achei que o sensor havia sido destruído, mas depois percebi que a amostra estava superando todas as outras amostras que já fizemos", diz Chen.

O professor adjunto Nasiri diz que o acidente pode ter dado a ideia, mas a eficácia do método dependeu de um trabalho minucioso para identificar o volume exato de etanol usado.

"Quando Jayden encontrou esse resultado, voltamos com muito cuidado, tentando diferentes quantidades de etanol. Ele testou várias vezes para descobrir o que funcionava", diz ela.

"Era como Cachinhos Dourados - três microlitros era muito pouco e não fazia nada eficaz, 10 microlitros era demais e apagava a camada de detecção, cinco microlitros era o ideal!"

A equipe tem patentes pendentes para a descoberta, que tem o potencial de causar um grande impacto no mundo dos nanossensores .

“Desenvolvemos uma receita para fazer os nanossensores funcionarem e a testamos com sensores de luz ultravioleta e também com nanossensores que detectam dióxido de carbono , metano, hidrogênio e muito mais – o efeito é o mesmo”, diz o professor associado Nasiri.

"Após uma gota de etanol medida corretamente, o sensor é ativado em cerca de um minuto. Isso transforma um processo lento e altamente intensivo em energia em algo muito mais eficiente."