- -
UPV
 

Perovskita i grafè

L'ITQ (UPV-CSIC) col·labora en el disseny d'un nanosensor que millora en un 300% la sensibilitat i durabilitat dels actuals

[ 29/04/2020 ]

L'Institut de Tecnologia Química, centre mixt de la Universitat Politècnica de València (UPV) i el Consell Superior d'Investigacions Científiques (CSIC), ha col·laborat amb la Universitat Rovira i Virgili (URV) en el disseny d'un nanosensor capaç de detectar la presència de diòxid de nitrogen en l'ambient en quantitats molt baixes i que millora un 300% la fiabilitat i sensibilitat dels sensors actuals.

Aquesta investigació, publicada en la revista Sensors, suposa un pas endavant en el desenvolupament d'aquest tipus de dispositius fets amb nanomaterials de carboni, i és d'especial rellevància, ja que el diòxid de nitrogen és un compost tòxic que necessàriament cal detectar a molt baixes concentracions, per la qual cosa trobar-lo suposa un repte, sobretot, a l'hora de detectar-lo de manera selectiva, ja que l'ambient pot contenir altres gasos en concentracions més elevades que en dificulten la identificació.

El caràcter hidrofòbic del grafè, clau

El grup investigador –encapçalat per Juan Casanova i Eduard Llobet, membres del Departament d'Enginyeria Electrònica, Elèctrica i Automàtica de la URV– va treballar amb dos materials. D'una banda, va utilitzar grafè, que és molt hidrofòbic (repel·leix l'aigua i la humitat), i bastant sensible en la detecció de gasos, però que té, al seu torn, algunes limitacions: és poc selectiu i la seua sensibilitat varia al llarg del temps.

D'altra banda, ha utilitzat perovskita, un material d'estructura cristal·lina d'ús habitual en el camp de les cèl·lules solars. La seua limitació és que es degrada ràpidament quan està exposada a l'ambient. Per això, l’equip investigador va decidir combinar la perovskita amb un material hidrofòbic que fera fugir les molècules d'aigua, com el grafè, per a comprovar si així s'evitava o es retardava la seua degradació.

“Aquest híbrid (grafè i perovskita)”, explica Llobet, “va donar com a resultat un material molt més sensible en la detecció d'aquest tipus de gasos. La perovskita, per si sola, es degrada amb el temps, i hem comprovat que, quan la posem damunt del grafè, manté invariables les seues propietats i la resposta del sensor durant molt més temps ", explica Eduard Llobet.

Sensors de nanomaterials de carboni, un futur prometedor

L’equip investigador fa anys que treballa per a cercar alternatives als sensors convencionals, i el camp dels nanomaterials de carboni augura resultats prometedors. Aquests, a més de ser molt xicotets i necessitar molt poca energia per al funcionament, han demostrat tenir bona resposta i una capacitat de recuperació molt ràpida a temperatura ambient, a diferència dels sensors actuals.

"Per la seua grandària”, afig Llobet, “són dispositius portables (fins i tot, tots es poden portar damunt), i el fet que treballen a temperatura ambient és molt important, ja que això fa que necessiten bateries molt petites, un fet que amb altres materials és implantejable".

Aquesta investigació, que ha utilitzat per primera vegada grafè amb nanocristalls de perovskita com a sensor de gasos tòxics, ha demostrat que aquesta combinació és una bona alternativa per a detectar aquests compostos per la seua alta sensibilitat al llarg del temps.

Amb resultats com els d'aquesta investigació, la perovskita es converteix en una alternativa als metalls, als òxids metàl·lics, als polímers o a altres molècules que s'utilitzaven habitualment per a modificar la superfície dels nanomaterials de carboni com el grafè.

El control de la grandària i composició dels nanocristalls, labor de l'ITQ

Per part seua, el grup d'investigació de l'ITQ fa uns quants anys que treballa en diferents línies orientades a la síntesi i l’aplicació de perovskites en camps com ara cel·les solars o fotocatalitzadors. No obstant això, el seu ús com a sensors és relativament nou. Des de l'ITQ, s'ha dut a terme el control de la grandària i la composició dels nanocristalls, perquè puguen ser altament sensibles davant del diòxid de nitrogen.

Respecte d’això, Pedro Atienzar, científic titular del CSIC a l'ITQ, afirma que “aquests materials presenten un elevat potencial per al desenvolupament de nous sensors de gasos, ja que ací s'aprofita una limitació d’aquests en el camp de les cel·les solars, els defectes, que en el cas dels sensors juguen un paper molt important en el mecanisme de funcionament”.

“A més, si es tenen en compte totes les possibilitats de modificació estructural que presenten les perovskites, tenim l'oportunitat de trobar una gran família de sensors per a la detecció d’altres gasos. Cal destacar, també, que les perovskites són fàcils de sintetitzar i empren elements abundants en la naturalesa”, conclou.

Notícies destacades


Comunicat UPV Comunicat UPV
La institució habilitarà un model híbrid per a garantir l'estabilitat en la docència de graus i màsters del curs 2020/2021
Avatars 3D i entorns virtuals Avatars 3D i entorns virtuals
El LabLeni-I3B de la UPV facilita la detecció primerenca de l'autisme gràcies a una sala única en les universitats espanyoles
Herbicida natural Herbicida natural
Seipasa i la UPV treballen en el desenvolupament de l'alternativa eficaç i sostenible als productes sintètics que reclama el sector
QS World University Rankings 2021 QS World University Rankings 2021
La UPV obté la seua 2a millor marca històrica i se situa com a universitat més destacada de la Comunitat Valenciana i en el top 400 a nivell mundial
Entre graus i màsters Entre graus i màsters
La UPV imparteix 40 titulacions que habiliten per a exercir professionalment l'arquitectura i nombroses enginyeries
Enginyeria Aeroespacial, Elèctrica, de l'Energia... Enginyeria Aeroespacial, Elèctrica, de l'Energia...
La UPV imparteix 11 de les 20 titulacions amb major eixida professional segons l'última edició de l'U-Rànquing

EMAS upv