Post on 30-Jul-2019
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Sensori per gas a base di semiconduttori
nanostrutturati
Cesare Malagù
I sensori per gas chemoresistivi sono dispositivi basati su semiconduttori che variano la conduttanza come risultato di una interazione chimica con l’ ambiente gassoso.
In un solido esistono delle bande di energia permesse, separate tra loro da bande proibite, nelle quali cioè non esistono livelli di energia permessi per gli elettroni.
• Il cristallo si comporta come un metallo, se, allo zero assoluto, una o più bande sono parzialmente piene (fra il 10 e il 90%).
• Il cristallo si comporta come un isolante se le bande di energia permesse sono, allo zero assoluto tutte piene, fino all’ultima banda detta banda di valenza, in modo che gli elettroni non possano muoversi nel cristallo
Semiconduttori
Le regioni proibite sono chiamate gap di energia o band gap e derivano dall’interazione degli elettroni di conduzione con gli ioni del cristallo.
Sensori per gas chemi-resistiviSono costituiti di nanoparticelle di semiconduttori che legano atomi di ossigeno dell’ atmosfera allo loro superficie in modo reversibile.
50nm
0
SqV
kTG G e−
=Conduttanza
Quando un gas riducente (come il CO) viene a contatto con la superficie, esso si lega agli ioni ossigeno adsorbiti, liberando elettroni che tornano in banda di conduzione aumentando la conducibilità.
2 eCO O CO− −→+ +¬
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
09:36:00 12:00:00 14:24:00 16:48:00
SnO2
tempo
Gg
as/G
aria
Risposta elettrica
1.0
1.5
2.0
2.5
0 20 40 60 80
Ti-650Ti-800 Ti-850
Time (min)
Gg
as/G
air
Le risposte al gas dei sensori di biossido di titanio sono fortemente dipendenti dalla dimensione delle particlelle
1.0
1.5
2.0
2.5
0 20 40 60 80
Ti-650Ti-800 Ti-850
Time (min)
Gg
as/G
air
650 °C
800 °C
850 °C
1 µm
1 µm
1 µm
substrato
Elettrodi d’oro
Controllo di temperatura
Riscaldatore in platino
Come è fatto un sensore di gas
STAZIONE DI MONITORAGGIO BASATA SU SENSORI A STATO SOLIDO
Foto attivazione
AriaNO
Camera di reazione
Camera Sensori
Analizzatore NOx
SENSORI: DIAGNOSI DEL CANCRO AL COLON-RETTO
SISTEMA DI ACQUISIZIONE DATI
LISTA DEI "VOC" MARCATORI TUMORALI
SENSORI A BASE DI OSSIDI SEMICONDUTTORI E SETUP SPERIMENTALE
Principali collaborazionicon aziende
Lamborghini Auto SpaStudio di fattibilità riguardante un metodo di separazionefra differenti specie di gas emessi dallo scarico di un motorealimentato a bioetanolo.
ENI SpaApplicazioni di materiali ibridi ECS (ibridi organo silicati) alla sensoristica.
GPIII S.r.l.Impianto per la deposizione di film nanostrutturati autopulenti su materiali ceramici e vetrosi.
Sacmi S.r.l.Studio delle qualità sensoristiche di materiali chemoresistivifinalizzati alla realizzazione di micro sensori per il monitoraggioambientale.