Sensores eletroquímicos em nano-escala

O professor de física Rao Apparao, da Universidade de Clemson, e sua equipe, estão estudando sistemas em escala nanométrica que tenham a capacidade de investigar e alertar sobre a presença de produtos químicos tóxicos ou gases no ar.

“A capacidade de construir dispositivos extremamente pequenos para fazer esse trabalho tem sido uma coisa que nós temos visto até agora apenas em filmes de ficção científica”, disse Rao.

Da espessura de um cabelo humano, ou menor, o cantilever em micro e nano-escala é parecido com um trampolim de mergulhos quando observado sob um microscópio eletrônico. O sistema é colocado em vibração como se fosse uma guitarra e a medida da frequência de vibração em diferentes condições permite a possibilidade de detectar se existe algum problema no ar analisado.

“A forma atual de sensores ópticos envolve um método que usa um sistema relativamente volumoso e caro de raio laser que não se adapta bem para utilização em escala nanométrica. Nosso método é totalmente elétrico e usa uma pequena voltagem AC para vibrar o cantilever e sistemas eletrônicos simples para detectar quaisquer alterações na vibração causada pelos gases agentes químicos ou biológicos “, disse Rao. “Este método permite o desenvolvimento de dispositivos portáteis que responderia com beeps ou flashes ao investigarem níveis de gás e produtos químicos perigosos no local.”

As possíveis aplicações são variadas, disse ele. Além de ler simultaneamente múltiplos tipos de toxinas presentes no ambiente, estes sensores eletromecânicos têm se mostrado bons para medir alterações na umidade e temperatura.

Os resultados preliminares indicam que esse esquema totalmente elétrico de sensoriamento é tão sensível que pode diferenciar entre hidrogênio e deutério em um gás, que são isótopos muito semelhante do mesmo elemento.

Uma vez que o processo todo é elétrico, limitações do tamanho que prejudicam os métodos alternativos de detecção não são um problema aqui. O sistema pode ser reduzido para a nano-escala e a operação eletrônica pode ser contida em um único chip minúsculo. A investigação tem demonstrado que um único nanotubo de carbono pode ser usados como um cantilever vibrador.

Para saber mais sobre o sistema visite
http://arao.people.clemson.edu/E-papers/HDR%20package.pdf

Texto escrito por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle ( [email protected] ) – Universidade Federal do Pampa – Bagé.