Profesorii Facutății Calculatoare, Informatică și Microelectronică a UTM au publicat o nouă lucrare în prestigioasa revistă ACS Applied Materials & Interfaces

Lucrarea științifică ,,Al₂O₃/ZnO Heterostructure-Based Sensors for Volatile Organic Compounds in Safety Applications”, cu un volum de 60 de pagini, pune în lumină elaborarea profesorilor UTM în colaborare cu echipele profesorilor Rainer Adelung, Lorenz Kienle din Germania, Faupel din Germania, Nora H de Leeuw din Olanda, Anglia, Mishra din India privind cercetarea senzorilor noi în baza heterostructurilor Al₂O₃/ZnO. Este prezentată tehnologia producerii și influența grosimii stratului de oxid de aluminiu (Al₂O₃) pentru detectarea compușilor organici volatili, și anume a vaporilor de 2-Propanol. Detectarea acestor vapori este necesară deoarece o cantitate mică reprezintă un pericol ridicat pentru incendii sau acționează ca depresori ai sistemului nervos central; poate produce înroșirea feței, amețeli, depresia SNC, hipotermie, tensiune arterială scăzută, șoc, depresie respiratorie și comă. Monitorizarea compușilor organici volatili (COV) în medii automotive, industriale sau casnice, în special pentru aplicații de siguranță, este un domeniu în creștere care necesită structuri de senzori specializate.

Autorii invenției au dezvoltat o abordare nouă pentru a regla selectivitatea senzorului către propanol prin modificarea grosimii stratului expus de Al₂O₃ de la 5 la 18 nm. Partea experimentală a fost susținută de calcule teoretice profunde, anume calculele teoriei funcționale a densității (DFT) ale interfeței Al₂O₃/ZnO și interacțiunea acesteia cu COV arată că afinitatea moleculară pentru interfața dată scade de la 2-propanol (2-C₃H₇OH) ≈ n-butanol > etanol > acetonă > hidrogen. Transferurile de sarcină între suprafață și adsorbați și densitățile locale ale stărilor atomilor care interacționează susțin puterea calculată a preferințelor moleculare. Descoperirile autorilor sunt foarte importante pentru dezvoltarea senzorilor de 2-propanol și pentru înțelegerea efectului heterojoncțiunii și al grosimii nanostratului superior asupra răspunsului la gaz, care până acum nu a fost raportat în literatură.

La fel, în lucrare se menționează că senzorii dați sunt stabili în timp, iar răspunsul față de vaporii de 2-propanol rămâne neschimbat mai mult de doi ani. Evident că doctoranzii, care vor deveni doctori în științe inginerești în curând, au acumulat o experiență enormă atât profesional, cât și de lucru și colaborare cu diferite echipe de cercetători din diferite țări pe parcursul acestor cercetări la UTM.

În context, autorii au menționat mai multe aspecte ale cercetărilor efectuate.

Drd. Nicolae MAGARIU, asistent universitar, Departament MIB, UTM:
# Cercetările efectuate împreună cu colegii de la universitățile prestigioase de peste hotare Germania, Olanda, Marea Britanie și India au permis acumularea noilor cunoștințe despre Al₂O₃/ZnO crescute personal, efectele de la interfață, despre elaborarea noilor dispozitive senzori pentru detectarea compușilor organici volatili care vor permite proiectarea noilor sisteme de alarmă și prevenire a concentrațiilor periculoase de COV, astfel protejând personalul uman al companiilor și întreprinderilor. De asemenea, aceste rezultate vor contribui la dezvoltarea științei.

Drd. Nicolai ABABII, lector univ., Departament MIB, UTM:
# Rezultatele prezentate în lucrare ne indică că putem obține senzori pentru detectarea compușilor organici volatili, în particular, propanol, prin metode simple de elaborare și cost-eficiente care pot fi realizate și implementate pe larg în Republica Moldova.

Profesorii UTM activează în cadrul Departamentului Microelectronică și Inginerie Biomedicală (DMIB), Facultatea Calculatoare, Informatică și Microelectronică (FCIM) și transferă cunoștințele și experiența acumulată în colaborările internaționale tinerilor studioși de la FCIM, DMIB, la ciclurile 1, 2 și 3, licență, masterat și doctorat, respectiv.

Departamentul Microelectronică și Inginerie Biomedicală din cadrul Facultății Calculatoare, Informatică și Microelectronică se încadrează eficient în colaborări internaționale, deoarece asigură procesul educațional la trei programe de studii: Electronica Aplicată (EA), Microelectronica și Nanotehnologii (MN) și la Inginerie Biomedicală (IBM)  (ciclurile I și II: licență și masterat) și la 5 specialități la ciclul 3 – doctorat. Tinerii studioși și curioși de a elabora sau cerceta astfel de dispozitive o pot face real la Centrul de Nanotehnologii și Nanosenzori, Departamentul MIB, FCIM a UTM.

ACS Applied Materials and Interfaces (ACS AMI) este o revistă științifică editată de celebra editură ACS din SUA, servește comunității interdisciplinare de chimiști, ingineri, fizicieni și biologi, concentrându-se pe modul în care materialele și procesele interfaciale nou descoperite pot fi dezvoltate și utilizate pentru aplicații specifice. ACS AMI este, de asemenea, cu adevărat internațională, majoritatea articolelor publicate vin acum din afara Statelor Unite, surprinzând creșterea rapidă a cercetării aplicate de pe tot globul; Editor-in-Chief: Profesorul Kirk S. Schanze.

Referințe online

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.2c03704

https://doi.org/10.1021/acsami.2c03704

https://pubs.acs.org/page/aamick/about.html

http://mib.utm.md/

Acest material a fost scris și redactat de echipa UTM. Informațiile prezentate în acest material nu reflectă nici într-un mod opiniile echipei #diez.