Ethanol beschleunigt Nanosensoren-Herstellung

August 12, 2023

Umweltschädliche Wärmebehandlung wird laut Forschern der Macquarie University überflüssig 

Mit einem Tröpfchen Ethanol lässt sich die Herstellung von Nanosensoren beschleunigen und umweltverträglicher machen, sagen Ingenieure der Macquarie University (https://www.mq.edu.au). Es könnte zu einem Schlüsselprozess für die weltweite Sensorindustrie werden, die einen Umsatz im Bio.-Dollar-Bereich macht. Der Alkohol erzeugt die Nanoteilchen, die auf einem Substrat abgeschieden werden, um Sensoraufgaben zu übernehmen. Sie können demnach winzige Lücken schließen, die die Funktion beeinträchtigen.

Lücken zwischen Partikeln
„Nanosensoren bestehen in der Regel aus Milliarden von Nanopartikeln, die auf einer kleinen Fläche abgeschieden werden. Aber die meisten dieser Sensoren funktionieren nicht auf Anhieb“, sagt Noushin Nasiri, Leiter des Nanotech-Labors an der Ingenieurschschule der Universität. Die Nanopartikel würden sich zu einem Netzwerk zusammenfügen, das durch schwache natürliche Bindungen zusammengehalten werde. Doch oft gebe es Lücken zwischen den Partikeln, sodass sie keine elektrischen Signale übertragen, also nicht funktionieren könnten.
Diese Lücken werden bei relativ hohen Temperaturen in einer zwölfstündigen Behandlung behoben. „Das zerstört die meisten polymerbasierten Sensoren und Nanosensoren, die winzige Elektroden enthalten, wie sie in einem nanoelektronischen Gerät enthalten sind. Deshalb können viele Materialien bisher nicht zur Herstellung von Sensoren verwendet werden, weil sie der Hitze nicht standhalten“, erklärt Nasiri. Die Zugabe eines Tröpfchens Ethanol auf die Sensorschicht helfe den Atomen auf der Oberfläche der Nanopartikel, sich zu bewegen und die Lücken zwischen ihnen zu schließen. Das funktioniere besser als eine Wärmebehandlung.

Start mit einem kleinen Unfall
Die neue Methode wurde entdeckt, als der Doktorand Jayden Chen beim Reinigen eines Tiegels versehentlich etwas Ethanol auf einen Sensor gespritzt hatte. „Ich dachte, der Sensor sei zerstört, aber später stellte ich fest, dass er besser funktionierte als alle anderen, die wir jemals hergestellt haben“, so Chen. Bei einer Wiederholung des kleinen Unfalls war die Wirkung weitaus geringer. „Wir versuchten es mit unterschiedlichen Mengen und stellten fest, dass drei Mikroliter nicht reichten und zehn zu viel waren. Fünf Mikroliter waren genau richtig“, sagt Nasiri.

Mit Ethanol ertüchtigter Nanosensor: Herstellung auch umweltfreundlicher (Foto: mq.edu.au)

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