Frühwarnsensor erschnüffelt schädliches Gas in Städten

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Ein integriertes Detektorgerät könnte die Grundlage eines verteilten Luftqualitätssensornetzwerks bilden.Das Design für einen elektronischen Sensor, der Alarm schlägt, wenn giftige Industrie- und Fahrzeugabgase die sicheren Grenzwerte überschreiten, könnte in vielen Städten zu saubererer Luft führen.

KAUST-Forscher haben ein kleines, kostengünstiges Gerät entwickelt, das Stickstoffdioxid (NO2) aufspürt; es könnte an potenziellen Hotspots in Städten eingesetzt werden und die Behörden alarmieren, wenn die Werte des schädlichen Gases in die Höhe schnellen.Die meisten bestehenden NO2-Detektoren sind große, komplexe, für den Laboreinsatz geeignete Geräte, während das neue kompakte Gerät so konzipiert ist, dass es Teil eines verteilten Netzwerks von Luftqualitätssensoren ist.

Unser Sensor weist eine sehr hohe Empfindlichkeit und Selektivität für NO2 auf, arbeitet bei Raumtemperatur und hat einen sehr geringen Stromverbrauch”, sagt Mani Vijjapu, eine Doktorandin in Khaled Salamas Labor, die die Forschung leitete.Der größte Vorteil gegenüber früheren Entwürfen besteht jedoch darin, dass der Gasdetektor alle notwendigen Sensor- und Signalverarbeitungskomponenten in einem einfachen, voll integrierten System vereint, sagt Vijjapu.

Trotz seiner Einfachheit variiert das Ausgangssignal des Geräts je nach NO2-Konzentration.Die hohe Leistung, der niedrige Stromverbrauch und das vollständig integrierte Design des Gasdetektors sind allesamt auf den NO2-sensitiven Dünnfilmtransistor im Kern des Geräts zurückzuführen.

Bisherige Sensoren haben Metalloxide verwendet, die nur dann auf NO2 reagieren, wenn sie erhitzt oder kontinuierlich mit Licht bestrahlt werden.

Diesmal verwendete das Team einen Halbleiter namens Indium-Gallium-Zinkoxid (IGZO).

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Als Gassensor hat der IGZO-basierte Dünnfilmtransistor vielfältige Vorteile”, sagt Sandeep Surya, ein Postdoktorand in Salamas Team.Der IGZO-Dünnfilmtransistor fungiert sowohl als elektronische Komponente des Geräts als auch als NO2-Sensorschicht.

Das stark elektronenaufnehmende NO2-Molekül wird von den Elektronen auf der Transistoroberfläche angezogen.

Je mehr NO2-Moleküle an der IGZO anhaften, desto mehr….

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