Zeitschrift für Physikalische Chemie und Biophysik
Offener Zugang

Abstrakt

Geräte der neuen Generation zur Gas- (Flüssigkeits-)Erkennung

Gole JL und Laminack W

Wir präsentieren eine kurze Übersicht und einen neuen Ansatz für die Konstruktion von konduktometrischen Sensoren, die eine deutlich höhere Empfindlichkeit aufweisen als herkömmliche Metalloxidsensoren. Sensorplattformen erfordern keine filmbasierte Technologie, funktionieren bei Raumtemperatur und können ohne zeitaufwändige Selbstorganisationsprozesse hergestellt werden. Ein kombiniertes, mit Nanoporen beschichtetes mikroporöses Array wird mit einer Nanostruktur aufgebracht, die saure Metalloxidinselstellen steuert, die in ihrer Lewis-Acidität variieren, die Mikroporen schmücken und einen Elektronentransduktionsprozess steuern. Die Wechselwirkung von Analyten mit diesen Inselstellen variiert auf vorhersehbare Weise und kann durch In-situ-Funktionalisierung ihrer Lewis-Acidität durch Bildung der Oxynitride oder Oxysulfide modifiziert werden. Mikroporen ermöglichen eine schnelle Ficksche Diffusion der Analyten zu den aktiven nanostrukturierten Inselstellen, deren reversible Wechselwirkung mit dem Analyten die Sensorreaktion dominiert. Wir verlangen lediglich, dass die Inselstellen in ausreichend geringer Konzentration aufgebracht werden, damit sie nicht elektronisch miteinander interagieren. Eine hochgenaue wiederholte Platzierung der nanostrukturierten Inselablagerungen ist nicht erforderlich. Die nanoporösen Wände des Mikroarrays dienen als Phasenanpassung für die Abscheidung einer Vielzahl von Nanostrukturen, die aus einer Vielzahl von lösungsbasierten Quellen zur Abscheidung ausgewählt werden, und der schonende Abscheidungsprozess erfordert ein Minimum an Energieverbrauch und Zeit. Vergleiche mit einer Vielzahl von Metalloxidsystemen werden in Betracht gezogen. Beobachtete Empfindlichkeiten und die Reversibilität des Sensorsystems können anhand des kürzlich entwickelten IHSAB-Modells vorhergesagt werden.