NANOTUBOS DE CARBONO PARA SENSORES DE DETECCIÓN DE GASES
Han sido desarrollados aparatos para la detección química basados en nanotecnología. Estos aparatos contienen un conjunto de sensores de productos químicos. Cada sensor consiste en una nanoestructura (elegida entre muchas diferentes categorías de materiales sensores, en este caso, nanotubos de carbono, pueden ser también óxidos semiconductores de metales…) y un electrodo como transductor. Éste es un tipo de sensor electroquímico que implica la transferencia de carga de un electrodo a otro. Esto significa que al menos dos electrodos constituyen una célula electroquímica para formar un circuito eléctrico cerrado. El motivo para el uso de la nanotecnología es que debido a la mayor superficie específica expuesta proporcionan una mayor adsorción de las especies químicas a detectar, y por tanto una muy alta sensibilidad. Además, necesitan menor potencia eléctrica (bajan la potencia hasta entre los miliwatios y los microwatios) y proporcionan un coste menor, y un menor peso (del orden de gramos) para aplicaciones portátiles para el análisis químico in situ. Estos nanosensores pueden ser utilizados para el análisis químico de gases, pero también se pueden extender sus aplicaciones a la detección de líquidos. Para mejorar su selectividad, se pueden dopar con catalizadores y mezclar con polímeros. Debido a la interacción entre las nanoestructuras y las moléculas de gas, se producen cambios en la configuración electrónica de la nanoestructura, que producen cambios en la corriente eléctrica o en el voltaje observados antes y después de la exposición a especies gaseosas tales como NO2, NH3, acetona, metano, benceno, tolueno, etc. Midiendo el cambio de conductividad de estos nanotubos de carbono se puede medir la concentración de esas especies químicas, y el tiempo de respuesta esta entre los segundos y los minutos.En distintos experimentos, estos sensores formados por nanotubos de carbono han sido expuestos a varias concentraciones diferentes de NO2, entre 10 ppm y 400 ppb a temperatura ambiente, y a varias concentraciones de NH3, entre 50 ppm y 5 ppm a temperatura ambiente también. Con los mismos materiales sensores y el mismo gap, el aparato sensor ha detectado el NO2 en cantidades de ppb y ha respondido disminuyendo su resistencia eléctrica. Mediante cálculos de la señal de ruido se ve que también es capaz de detectar NH3 en las ppb, y responde aumentado su resistencia eléctrica. Este cambio direccional en la resistencia proporciona una diferenciación entre el NO2 y el NH3. Los materiales nanoestructurales tales como nanotubos de carbono y nanohilos de óxidos semiconductores de metales de transición aumentarán nuestras capacidades de detección tanto en la tierra como en el espacio. Por ejemplo, estos sensores de nanotubos de carbono han demostrado una mayor sensibilidad y un menor consumo eléctrico que los mejores detectores estándar. Combinado con tecnología microelectromecánica (MEMS), se pueden fabricar a bajo coste sensores compactos a escala de obleas. Esta nanotecnología puede extender sus aplicaciones en áreas civiles tales como en detección de explosivos, para insignias de detección para el personal de una instalación (similares a los dosímetros de radiación), para sensores de hermeticidad, etc. Adicionalmente, ayudados de la tecnología inalámbrica, estos chips sensores se pueden usar en zonas de guerra, bases militares, etc. 
Dibujo esquemático de un nanotubo de carbono. Cada vértice de los hexágonos representa un átomo de carbono.
Imagen SEM de nanotubos de carbono de gran tamaño.
Tags: configuración eléctrónica, detección química, MEMS, nanotubos de carbono
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