Er dit miljø sikkert? Modificerede grafensensorer kan give svar i realtid

Forskere fra Chiba University i Japan behandlede grafen med plasma af ilt, brint eller argon for at undersøge registrering af ammoniak (NH₃). I kontrollerede laboratorieforsøg reagerede oxideret grafen kraftigst. Undersøgelsen handler om et sensormateriale og dokumenterer endnu ikke et bærbart sikkerhedsapparat, der kan måle alle skadelige gasser.

Hvordan virker gassensorer?

Halvleder-, infrarøde og elektrokemiske sensorer bruges til forskellige gasser og omgivelser. Valget afhænger af målstoffet, den nødvendige følsomhed og kalibreringen. Når gasmolekyler binder sig til grafen, kan materialets elektriske modstand ændre sig. Ændringen kan måles som et signal.

Tre plasmabehandlinger

I studiet i ACS Applied Materials & Interfaces sammenlignede forskerne grafen behandlet med O₂-, H₂- eller Ar-plasma med ubehandlet grafen. Ilt skabte oxiderede grupper og defekter af typen manglende atomer. Brint gav især sp³-bindinger, mens argonbehandlet grafen havde træk fra begge typer.

Illustration af ammoniak

Resultater for ammoniak

Oxideret grafen havde den stærkeste respons på NH₃. Ved et ammoniaktryk på 3,2 kPa ændrede modstanden sig med omkring 30% efter fem sekunders iltbehandling og 27% efter tyve sekunder. Ændringen var cirka 20–22% for argonbehandlet grafen og 15–17% for brintbehandlet grafen. Tallene gælder forsøgene og er ikke garanterede detektionsgrænser på en arbejdsplads.

Længere behandling gav ikke nødvendigvis højere følsomhed; den påvirkede også bindingen af ammoniak og gentagen brug. Genopretning af den oprindelige modstand afhang af temperatur og fjernelse af gas eller opvarmning. Fugtighed og andre gasser kræver yderligere undersøgelser.

Mulig anvendelse og begrænsninger

En senere ammoniaksensor kunne være nyttig til industri- og miljøovervågning. Forskerne testede ikke en færdig bærbar, klinisk eller fødevarebaseret enhed. Detektion af andre gasser skal dokumenteres særskilt. Produktionspris og lanceringstidspunkt er ikke fastlagt.

Forskere og virksomhed

Forfatterne Sogo Iwakami, Shunya Yakushiji og Tomonori Ohba arbejder ved Chiba University. Honeywell er en separat virksomhed, som ikke er angivet som deltager i studiet. Resultatet forudsiger ikke virksomhedens omsætning eller aktiekurs.

Honeywell

Seneste nyt om Honeywell

Konklusion

Plasmabehandling forbedrede grafens respons på ammoniak; oxidation virkede bedst i dette forsøg. En pålidelig sensor til praktisk brug kræver flere tests.

Studie:

Iwakami, S., Yakushiji, S. & Ohba, T. (2025). Graphene Functionalization by O₂, H₂, and Ar Plasma Treatments for Improved NH₃ Gas Sensing. ACS Applied Materials & Interfaces 17, 1992–1999. doi:10.1021/acsami.4c17257.