Desde hace algunos años el grafeno está siendo utilizado en diversas aplicaciones. Ahora, un equipo internacional de investigadores parece haberle encontrado un prometedor uso: un sensor de gas portátil y extensible para detección ambiental. Los detalles han sido publicados en Materials Today Physics.

Investigadores de Penn State, Northeastern University y otras cinco universidades chinas crearon un sensor en base al “supermaterial”. La innovación combina un material de espuma de grafeno inducido por láser con una forma única de nanocompuestos de disulfuro de molibdeno y óxido de grafeno reducido.  

Los investigadores estaban interesados en ver cómo las diferentes morfologías de los nanocompuestos sensibles al gas afectan la sensibilidad del material. El objetivo era ver si este podía detectar moléculas de dióxido de nitrógeno en concentraciones muy bajas. Para cambiar la morfología, empacaron un recipiente con cristales de sal muy finamente molidos.

El experimento

Cuando los investigadores agregaron disulfuro de molibdeno y precursores reducidos de óxido de grafeno al recipiente, los nanocompuestos formaron estructuras en los pequeños espacios entre los cristales de sal.

Luego, probaron esto con una variedad de diferentes tamaños de sal, así como la sensibilidad en electrodos interdigitados convencionales. Los científicos también probaron la plataforma de grafeno inducida por láser recientemente desarrollada. Cuando el agua disolvió la sal, los investigadores determinaron que los cristales de sal más pequeños habilitaban el sensor más sensible.

“Hemos realizado las pruebas a 1 parte por millón y concentraciones más bajas, lo que podría ser 10 veces mejor que el diseño convencional», dice Huanyu Cheng, de la Penn State University. «Esta es una complejidad bastante modesta en comparación con la mejor tecnología convencional que requiere litografía de alta resolución en una sala limpia», añadió.

“El artículo investigó el rendimiento de detección del compuesto reducido de óxido de grafeno/disulfuro de molibdeno”, añadieron los co-autores Ning Yi y Han Li. Ambos científicos son estudiantes de doctorado también en Penn State.

Aplicaciones

Más importante aún, el equipo encontró una manera de mejorar la sensibilidad y la relación señal-ruido del sensor de gas. Esto se logró controlando la morfología del material compuesto y la configuración de la plataforma de prueba de sensores.

“Creemos que el sensor de gas de dióxido de nitrógeno extensible puede encontrar aplicaciones en el monitoreo ambiental en tiempo real o en la industria de la salud”, agregaron los autores en el estudio.

El dióxido de nitrógeno es un gas nocivo emitido principalmente por los vehículos y las plantas eléctricas. El compuesto puede irritar los pulmones en concentraciones bajas y provocar enfermedades y hasta la muerte en concentraciones altas. Además, se le considera como uno de los principales contaminantes del medio ambiente.

Aunque fue prometido como el “material del futuro”, hasta ahora el grafeno no tiene muchas aplicaciones prácticas y de uso masivo. Hace unos años la empresa Vollebak lanzó la primera chaqueta de este “supermaterial” que prometía crear menos humedad y redistribuir eficientemente el calor.