Onderzoekers tekenen sensors met koolstof nanobuizen

Onderzoekers van het MIT hebben een methode ontwikkeld om de inzet van koolstof nanobuisjes als gassensor drastisch te vereenvoudigen. Hun methode maakt het produceren van de sensors zo eenvoudig als een potloodlijntje tekenen.

Een sensor die op koolstof nanobuisjes gebaseerd is, kan zeer kleine hoeveelheden gas detecteren door een verandering in de elektrische weerstand. Die is normaliter zeer laag als de nanobuisjes twee elektroden verbinden, maar stijgt zodra gevaarlijke gasmoleculen als ammoniak zich aan de koolstof binden. Om dergelijke sensors te maken, moesten de swcnt's, ofwel de nanobuisjes, tot nu toe eerst worden opgelost in oplosmiddelen; die zijn gevaarlijk en leveren bovendien onbetrouwbare resultaten.

Twee onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology hebben echter een eenvoudige methode ontwikkeld om de swcnt-sensors te produceren. Zij persten de nanobuisjes samen en vormden zo een potloodkern die niet van grafiet gemaakt is, maar uit de nanobuisjes bestaat. Door met het speciale potlood op papier aangebrachte gouden elektrodes met elkaar te verbinden, werden de gassensors geproduceerd, ofwel getekend. Daarbij maakt de dikte van de potloodstreep nauwelijks uit voor de sensorkwaliteit.

De huidige sensors zouden geschikt zijn voor de detectie van ammoniakgas, maar de nanobuisjes zouden eenvoudig aangepast kunnen worden om ook andere gassen te detecteren. Dat zou moeten gebeuren door metaalverontreinigingen in de koolstofbuisjes in te bouwen. Zo zouden bijvoorbeeld sensors voor ethyleen gemaakt kunnen worden, die gebruikt kunnen worden om te meten of fruit rijp is.

Reacties (16)

[Chovav]

Zo zie je weer hoeveel er kan gebeuren met nanotubes. Op mijn universiteit hebben we die gemaakt in een oven en onder druk. Dat duurde lang en het was zeer moeilijk om lange single wall nanotubes te maken, wat we nodig hadden om naalden voor Atomic Force Microscopy te kunnen maken.

Het ziet er uit alsof dat voor hen niet uitmaakt hoe lang de nanotubes zijn - dit zou kunnen betekenen dat deze techniek ook relatief goedkoop te maken zou zijn. Stel je voor dat je in je zuurstofkast zo'n sensor elke keer gewoon kan "tekenen" als het nodig is

Je hebt natuurlijk nog veel andere soorten nanotubes, zoals het double-walled type, en elk soort heeft nog een interne structuur welke kan varieëren (zig-zag, armchair).

Ik ben zeer benieuwd wat de toekomst gaat brengen voor nanotubes. Wat we eerst moeten doen is een goede techniek ontwikkelen om ze homogeen en langwerpig te maken, zonder al te veel kosten.

[Rmg]

Waarom zie je eigenlijk in dit soort toepassingen veel goud? de resistiviteit van koper is toch lager?

Of is het het koperoxide wat roet in het eten gooit?

[Rob Coops]

Zilver is beter maar door corrosie ook wat lastig goud heeft daar geen last van dus is goud handiger om te gebruiken. Koper heeft het zelfde probleem als zilver corrosie maakt het lastig om een dunne (op een papiertje aangebrachte) laag koper te maken en de contacten tussen de nanobuisjes en de connector instant te houden.

Ik vermoed dat men nog wel met een goedkoper materiaal zal komen dan goud als de kosten echt een probleem zijn, maar omdat er zo extreem weinig nodig is en waarschijnlijk geen 24 karaats goud voor nodig is zullen de kosten erg mee vallen. In het geval van dit soort sensoren kon het nog wel eens zijn dat de kosten van de nanobuisjes dan wel alle concurrerende oplossingen zo hoog zijn dat men de kosten van het goud als irrelevant ziet in verhouding tot de rest van het materiaal of het geld dat een relatief goedkoop te produceren zeer gevoelige gas sensor op levert.

Al met al zou je je bijna af vragen waarom niemand eerder op het idee is gekomen om zo iets te doen. En of het echt een plan was om dit te doen of meer als een grap of een gek idee is begonnen. Het zou niet de eerste keer zijn dat iemand op een briljant idee is gekomen door per ongeluk iets te doen.

[Whatevar]

Goeie vraag. Als geleiding een belangrijke rol zou spelen dan zou zilver een nog betere oplossing zijn. Ik vermoed, net als jij, dat goud gebruikt wordt omdat dit nog minder beïnvloed wordt door de lucht en vocht.

[Durandal]

Zoals gezegd, geen corrosie.
Maar vergeet niet dat dit een onderzoeksproduct en geen eindproduct is. Op kleine aantallen maken de kosten net veel uit en wil je geen geleidingsproblemen.

[Sten Vollebregt]

Hiervoor zijn meerdere redenen. Allereerst is goud chemisch inert: het oxideert niet en reageert niet met (bijna alle) vloeistoffen of gassen. Hierdoor blijft de weerstand constant over tijd. Daarnaast kan goud een goed Ohms contact vormen met vele materialen, waaronder nanotubes.

In principe is het goud wat gebruikt wordt trouwens zeer puur (99,95% goud of iets dergelijks). Maar het laagje is zo dun (paar honderd nanometer) dat de hoeveelheid materiaal dat gebruikt wordt nauwelijks wat kost.

[GDOG1986]

Dat is een hele verbetering in het ontwikkelproces. en een mooie combinatie van low-tech en high-tech

[Sten Vollebregt]

Enig potentieel nadeel van dit proces is dat bij het mechanisch schrijven ook nanotubes in de lucht kunnen komen. Op dit moment is het nog niet bekend wat de exacte gevolgen zijn als je veel nanotubes in je longen krijgt. Er zijn onderzoeken bij muizen gedaan waarbij de muizen een vorm van longkanker ontwikkelden na te zijn blootgesteld aan extreem hoge concentraties nanotubes in de longen.

[gp500]

Ik kan alleen maar zeggen briljant.

[Verwijderd]

Zou dit op den duur ook kunnen worden gebruikt voor de brandweer om zoiets in een pak te maken?

[Durandal]

Interessant idee. Ze meten gassen nu nog met een externe meter en die nemen ze niet mee naar binnen bij een brand.

Ik zie alleen nergens dat deze sensors herbruikbaar zijn. Volgens mij is het wegwerp aangezien de moleculen zich binden aan de nano's.

[eL_Jay]

Interessante ontwikkeling maar persoonlijk sta ik nogal negatief tegenover de geschetste toepassing (lees als verpakkingmateriaal voor fast moving consumer goods). Beetje zonde om daar relatief zeldzame materialen als goud voor te gebruiken.
Ik ben dus niet zo'n voorstanders van sci-fi in de supermarkt.

[gp500]

Ik denk dat de sensor is om te zien in een opslag van fruit of ze in de winkel kunnen.
En wat de schatting van houdbaarheid is.

Ps: ik hoop dus en denk dat niet voor elk kistje fruit is.

[gjmi]

Goud zit in heel veel elektronica, maar er is maar heel, heel weinig nodig. En goud is helemaal niet zo heel zeldzaam. Er zijn massa's mensen met gouden sieraden en tanden:) en dan al die goud voorraden die landen/banken hebben. Er is enorm veel goud. Er zijn heel veel andere metalen die in elektronica zitten en heel veel zeldzamer en duurder zijn en echt op dreigen te raken.

[kwibus]

Schitterende ontwikkeling, kudos!

[darkfader]

ik heb liever de fullerene vulling voor m'n vulpotlood