Nowe optyczne czujniki gazowe
Spośród obecnie rozwijanych typów czujników gazowych naukowcy pracujący w ramach projektu NANPHOS wybrali do badań czujniki optyczne. Czujniki cienkowarstwowe zawierające tlenek cynku stają się coraz bardziej atrakcyjne do wykrywania niewielkich stężeń gazów redukcyjnych i utleniających ze względu na ich wysoką czułość i wybiórczość. Gdy składniki gazu wchodzą w reakcję z czułą powierzchnią warstwy, obserwowane są zmiany w jej właściwościach chemicznych lub fizycznych. Partnerzy projektu badali w rumuńskim Institutul National de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizica Laserilor, Plasmei si Radiatiei, możliwość zwiększenia dokładności pomiarów stężenia gazu. Pod tym kątem przetestowano i przebadano w przeszłości różne podstawowe materiały, takie jak tlenek cynku (ZnO), dwutlenek krzemu (SiO2) oraz acetyloacetony metali i ich związki. Uczestnicy projektu NANOPHOS wyizolowali jako obiecujący materiał ZnO – substancję bardzo przeźroczystą w zakresie fal widzialnych. Współczynnik załamania światła detektorów opartych na ZnO zmienia się podczas reakcji z gazami redukcyjnymi, w tym z wodorem (H2), tlenkami azotu (NOx) oraz tlenkami siarki (SOx). Podłoża z SiO2 o wysokiej przeźroczystości w świetle widzialnym i w pobliżu światła podczerwonego powleczono cienką warstwą ZnO za pomocą techniki osadzania przy użyciu lasera impulsowego. Do osadzenia warstwy wysokiej jakości cienkich błon z ZnO oraz ZnO z dodatkiem złota (Au) zastosowano laser ekscymerowy KrF o długości fali 248nm. Następnie przetestowano reakcje warstw z ZnO zastosowanych jako elementy wykrywające dla różnych stężeń butanu rozcieńczonego w azocie przy użyciu techniki wykrywania w linii m. Udało się wykryć stężenia butanu o wartości 100ppm, co utorowało drogę do rozwoju optycznych czujników gazowych mających przewagę nad konwencjonalnymi urządzeniami elektrycznymi. Elementy te wbudowane w zminiaturyzowane czujniki gazowe jako zintegrowane obwody optyczne stanowią obiecujące rozwiązanie alternatywne.
