Anzeige


Titania nanotubes are 1500 times better than the next best material for sensing hydrogen and may be one of the first examples of materials properties changing dramatically when crossing the border between real world sizes and nanoscopic dimensions, according to a Penn State materials scientist.
"Historically, we have viewed sensor technology and enhancements from the point of view of surface area," says Dr. Craig A. Grimes, associate professor of electrical engineering and materials science and engineering. "The principle in play in titania nanotubes is not surface area, but connectivity of the tiny tubes and we see an incredible change in electric resistance."
Hydrogen entering an array of titania nanotubes flows around all the surfaces, but it also splits into individually charged atoms and permeates the surface of the nanotubes. These hydrogen ions provide electrons for conductivity. The change in conductance signals that hydrogen, above the background level, is present.
"Many researchers have tried to use carbon nanotubes as gas sensors, but they do not work very well," says Grimes. "Titania has really great sensitivity and a nice response."
The Penn State researcher notes that the material can be made by the mile and is very cheap as well as very sensitive. The material is also not used up when sensing hydrogen, but once the gas clears from the tubes, can be used again.
Sensors for hydrogen are used in industrial quality control in food plants and as weapons against terrorism. In a bakery, for example, sensors sniff hydrogen and measure temperature to determine when goods are done. Hydrogen sensors are also used in combustion systems of automobiles to monitor pollution and may be used as diagnostic tools to monitor certain types of bacterial infections in infants.
Grimes, working with Oomman K. Varghese, Dawai Gong, Maggie Paulose and Keat G. Ong, postdoctoral fellows, and Dr. Elizabeth C. Dickey, associate professor of materials science and engineering, looked at nanotubes of 22 and 76 nanometer diameters. They reported their findings in the Aug. 1 issue of Sensors and Actuators B: Chemical and in a recent issue of Advanced Materials.
The 22 nanometer and 76 nanometer tubes differ in surface area by a factor of two, but the response to hydrogen of the smaller tubes is 200 times more sensitive than the 76 nanometer tubes.
"The sensitivity comes from the nanoarchitecture, not the surface area," says Grimes.
The researchers suggest that "the hydrogen molecules get dissociated at the titania surface, diffusing into the titania lattice, and act as electron donors." The researchers believe that this mechanism makes the nanotubes sensitive to hydrogen.
One problem often found in sensors is that they become poisoned, either by the gas they test, or by other gases in the atmosphere, and no longer operate. The researchers tested the titania nanotubes with carbon dioxide, carbon monoxide, ammonia and oxygen finding little interference.
"Our results show that titania nanotube sensors can monitor hydrogen levels from 1 part per million to 4 percent," says Grimes. "Titania nanotubes can be used successfully as hydrogen sensors."
Andrea Elyse Messer | Quelle: EurekAlert!
Weitere Informationen: www.psu.edu
Microscopy Reveals ‘Atomic Antenna’ Behavior in Graphene
03.02.2012 | Oak Ridge National Laboratory
Polymerforscher starten globales Netzwerk KOALA
03.02.2012 | Max-Planck-Institut für Polymerforschung
„großartig“ – dieses Kompliment war gestern öfter von Prominenten aus Sport, Wirtschaft, Politik und Entertainment, zum Thema Lichtkunstobjekte beim „Ball des Sports“ zu hören. Schon am roten Teppich wurde ihr Blick angezogen von zwei symbolträchtigen, magisch leuchtenden „sporttissimo“ - Lichtskulpturen mit dem Titel „EMOTION“. Ein Blickfang, dessen Wirkung sich niemand entziehen konnte.
Aber auch von weitem waren die in wechselnden Farben strahlenden Kunstobjekte, die eine stattliche Höhe von 4,5 m aufweisen, nicht zu übersehen. Dabei beeindrucken sie nicht nur durch Größe und Leuchtkraft, sondern auch durch die sympathische Symbolik. In abstrakter Form und dennoch deutlich erkennbar, setzen die Objekte den Moment der ...
Das 1KITE Projekt (1K Insect Transcriptome Evolution), in dem sich Forscher aus der ganzen Welt in noch nie dagewesener Weise zusammengetan haben, um das Geheimnis des evolutiven Erfolges der Insekten mittels Transkriptomen von 1.000 Insektenarten zu lüften, ist jetzt gestartet. Für die Dauer von drei Jahren werden fünf Millionen Euro vom Bejing Genomics Institute, dem größten nationalen Forschungsinstitut Chinas, zur Verfügung gestellt, um die Transkriptomdaten zu erheben.
1KITE umfasst ein internationales Team von renommierten Experten für molekulare Biologie, Morphologie, Paläontologie, Taxonomie, Embryologie und Bioinformatik. Rund 50 Wissenschaftler aus Australien, China, Deutschland, Japan, Mexiko, Österreich und den USA arbeiten im 1KITE-Projekt.
Aus Deutschland sind beteiligt: die Universität Bonn, das Zoologische Forschungsmuseum Alexander Koenig in Bonn, die Universität Jena ...
Pulsare können durch Materie, die von außen auf sie einströmt, nicht nur beschleunigt, sondern auch verlangsamt werden. Das erklärt einige Rätsel.
Pulsare gehören zu den exotischsten, bekannten Himmelskörpern. Sie besitzen Durchmesser von etwa 20 Kilometern, beinhalten aber in etwa die Masse unserer Sonne. Ein würfelzuckergroßes Stück ihrer ultrakompakten Materie würde auf der Erde mehrere hundert Millionen Tonnen wiegen.
Eine Unterklasse von ihnen, die Millisekundenpulsare, wirbeln zudem bis zu einige hundert Mal ...
Feinste Strukturen des Gehirns aufzudecken, um seine Funktionsweise zu enträtseln – diesem Ziel sind Forscher um Stefan Hell vom Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie einen entscheidenden Schritt näher gekommen.
Mit der von Hell entwickelten STED-Mikroskopie ist es ihnen erstmals gelungen, scharfe Live-Bilder aus dem Gehirn einer lebenden Maus aufzunehmen. In einer bisher unerreichten Auflösung von unter 70 Nanometern haben sie die winzigen Strukturen sichtbar gemacht, über die Nervenzellen miteinander kommunizieren. Diese Anwendung der STED-Mikroskopie eröffnet Neurobiologen und Medizinern neue ...
Durch Verwendung viraler Vektoren können mittels RNAi Genfunktionen in Insekten innerhalb kurzer Zeit studiert werden
Gelbe Biotechnologie ist die Biotechnologie mit Insekten, analog zur grünen (Pflanze) und roten (Tiere) Biotechnologie. Wirkstoffe oder Gene aus Insekten werden charakterisiert und können für die Forschung oder die Anwendung in Landwirtschaft oder Medizin eingesetzt werden.
Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie, Jena, verwenden jetzt ein Verfahren, mit dem sie die ...
Anzeige
Anzeige

Startschuss für eine neue, internationale Forschungsinitiative zur Evolution der Insekten
03.02.2012 | Biowissenschaften Chemie
Microscopy Reveals ‘Atomic Antenna’ Behavior in Graphene
03.02.2012 | Materialwissenschaften
Kölner zeigen, dass es geht: Klimaschutz passt in den Alltag
03.02.2012 | Ökologie Umwelt- Naturschutz
Konferenz EBL 2012 zu elektronischen Baugruppen und Leiterplatten
03.02.2012 | Veranstaltungsnachrichten
Den Umstieg zur LED-Beleuchtung erfolgreich meistern
03.02.2012 | Veranstaltungsnachrichten
Chaos, Unsicherheit und Risiko
03.02.2012 | Veranstaltungsnachrichten