Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam
Thứ ba, 29/07/2003 23:21 (GMT+7)

Cảm biến khí silic xốp có thể có nhiều ứng dụng quan trọngtrong nhiều lĩnh vực

Một phương pháp mới chế tạo cảm biến khí silic xốp do các nhà khoa học thuộc Viện Công nghệ Georgia có thể sẽ tạo thêm nhiều ứng dụng của cảm biến này trong nhiều ngành công nghiệp bao gồm lĩnh vựcmôi trường, thực phẩm, hoá học và sinh y học. Theo Giáo sư Tiến sĩ Vật lý James L. Gole, cảm biến mới, hoạt động ở nhiệt độ trong phòng, dường như rất phù hợp làm bộ cảm biến ở hiệu điện thế thấp,chi phí thấp, gắn với các thiết bị điện tử.
Gole nhấn mạnh rằng cảm biến mới phản ứng nhanh với nồng độ thấp của nhiều hợp chất khí. Cảm biến hoạt động ở hiệu điện thế thấp hơn nhiều so với pin của đồng hồ đeo tay chẳng hạn và nhỏ gọn, dễ mangtheo ra thực địa cùng các thiết bị khác để theo dõi các loại khí có hại. Cảm biến đơn giản, dễ sản xuất hàng loạt, với giá rất rẻ.
Tiến bộ về kim loại hoá,
Việc hạn chế sử dụng cảm biến silic xốp được chế tạo trước đây là do cảm biến cần mức năng lượng cao đến 5 vôn. Nhóm nghiên cứu của Trường Đại học Kỹ thuật Georgia Tech đã giải quyết vấn đề này bằngcách thiết kế quy trình kim loại hoá độc đáo, giảm mạnh trở kháng của các điện cực gắn ở silic, giảm hiệu điện thế vận hành xuống khoảng từ 1 đến 10 mili vôn.
Các thử nghiệm chứng tỏ cảm biến mới có thể phát hiện amoniăc, axit clohydric và các oxyt nitơ ở nồng độ từ 10 đến 100 phần triệu và có thể thấp hơn nữa, nhạy cảm hơn nhiều so với các cảm biến silicxốp trước đây dùng phát hiện các chất này ở nồng độ 100-1000 phần triệu. Như John Toon đã nêu trong Tạp chí Research Horizon, do phản ứng hoá học mà các cảm biến sử dụng để phát hiện ra các chất khícó thể đảo chiều nhanh, các cảm biến mới này có khả năng tái sử dụng sau thời gian sử dụng lâu dài, có thể tái sinh cảm biến bằng cách xử lý hoá học đơn giản.
Bước đầu tiên trong chế tạo cảm biến là phủ tấm nền silic bằng màng silic nitrua lắng hơi ở nhiệt độ khoảng 250 oC. Sau đó, sử dụng công nghệ chế tạo mạch tổ hợp để tạo mẫu lên màng này bằng cáchdùng vật liệu cản quang. Sau đó khắc chọn lọc silic nitrua để tạo ra kiểu silic theo yêu cầu. Tiếp theo, sử dụng kỹ thuật điện hoá "nửa-ngậm nước" để khắc các lỗ hiển vi trong silic có đường kính từ1-2 micron mét. Theo Gole, việc áp dụng quy trình xử lý nhiều bước như trên tạo được các lỗ rỗng có kích thước đồng đều. Sau đó, một lớp vật liệu có các lỗ rỗng kích thước nanomet được tạo ra trênmặt của lớp vật liệu trước đó.
Tiếp đến là bước kim loại hoá chủ chốt. Quy trình không dùng điện này có ưu điểm tạo được tính chất đồng nhất cho silic xốp để tạo các tiếp xúc có trở kháng thấp (khoảng 20 ôm) để có thể gắn các dâydẫn vào đó. Phương pháp này khắc phục được một trong những thách thức của thiết bị silic xốp: tạo được tiếp xúc trở kháng thấp cho cấu trúc silic xốp. Để tạo thuận lợi cho dòng điện đi qua cảm biến,người ta lắng dọng một màng bằng nhôm lên mặt sau của tấm vật liệu bằng cách dùng các kỹ thuật in-chọn lọc và xử lý tôi bằng nhiệt.
Phát hiện glucoza,
Trong số các chất được phát hiện trong thử nghiệm của phương pháp mới có glucoza. Cảm biến được sử dụng cho mục đích này được chế tạo có các điện cực có cấu trúc xen kẽ bằng vàng lắng đọng bằngphương pháp kim loại hoá cảm ứng huỳnh quang.
Một trong những đặc trưng của cảm biến là chúng tạo ra huỳnh quang màu đỏ-da cam mạnh khi tiếp xúc với ánh sáng cực tím. Các nhà nghiên cứu của Trường Đại học Kỹ thuật Gorgia Tech cho rằng cơ chếkích thích eletron giống như vậy gây ra huỳnh quang "cũng giúp cải thiện hiệu quả của quy trình kim loại hoá không điện, dẫn đến cải thiện độ dẫn điện của các tiếp xúc".
Giáo sư Peter Hesketh của Trường Đại học Kỹ thuật Georga Tech cho biết, các tính năng đạt được với loại cảm biến mới này đã mở ra khả năng mới ứng dụng cảm biến. Các nhà nghiên cứu hy vọng có thể lắpghép các cảm biến này vào các vi mạng với chi phí không đắt, mở ra cơ hội hấp dẫn để phân tích các hỗn hợp về chất lượng nước, cảm biến môi trường, phát hiện độc tính của thực phẩm và sử dụng trongnông nghiệp. Cũng còn có các khả năng phân tích y sinh học hữu ích trong phân tích máu, xét nghiệm mầm bệnh và phân tích các phản ứng dị ứng.
Nguồn: Porous Silicon Gas Sensors Could Find Important Uses in Many Fields,
Technology Forecasts, 11/2002

Xem Thêm

Văn hóa đọc là giá trị nền tảng góp phần phát triển con người và xã hội trong kỷ nguyên mới
Trong thời đại của cách mạng công nghiệp 4.0 và toàn cầu hóa, để đất nước vươn mình sánh vai cùng các cường quốc năm châu, không thể thiếu ánh sáng của tri thức, mà trong đó sách đóng vai trò trung tâm. Sách và Văn hoá đọc chính là nền tảng để xây dựng một xã hội học tập, sáng tạo và phát triển bền vững.
Giải pháp nào để phát triển các mô hình NN, thủy sản hiệu quả cao theo hướng an toàn, bền vững tại các tỉnh ĐBSCL?
Đó là những nội dung được các đại biểu đưa ra tại hội thảo khoa học “Giải pháp phát triển các mô hình nông nghiệp, thủy sản hiệu quả cao theo hướng an toàn, bền vững tại các tỉnh ĐBSCL” do Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (LHHVN) phối hợp với LHH tinh Kiên Giang và Viện Nghiên cứu ứng dụng và chuyển giao công nghệ (Viện IHT) tổ chức ngày 12/4 tại TP Rạch Giá.
Sơn La: Tìm giải pháp quản lý, bảo vệ và sử dụng nguồn nước
Ngày 2/4, Liên hiệp hội tỉnh phối hợp cùng Sở Nông nghiệp và Môi trường tổ chức hội thảo "Thực trạng và giải pháp quản lý, bảo vệ và sử dụng nguồn nước". Sự kiện thu hút sự tham gia của hơn 40 đại biểu đến từ các sở, ban, ngành, doanh nghiệp, trường đại học, cao đẳng và cơ quan truyền thông địa phương.
Huế: Hội nghị về Nội tiết và Đái tháo đường năm 2025
Ngày 29/3, Hội Nội tiết và Đái tháo đường thành phố Huế phối hợp với Hội Nội tiết và Đái tháo đường Việt Nam đã tổ chức hội nghị khoa học Cố đô mở rộng lần thứ 8 về bệnh nội tiết, đái tháo đường, rối loạn chuyển hóa năm 2025.

Tin mới

Hà Giang: Góp ý dự thảo Luật sửa đổi, bổ sung 06 Luật
Ngày 29/4, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh Hà Giang (Liên hiệp hội) đã tổ chức hội thảo tư vấn, phản biện (TVPB), góp ý đối với dự thảo Luật sửa đổi, bổ sung một số điều của Bộ luật Tố tụng dân sự, Luật Tố tụng hành chính, Luật Tư pháp người chưa thành niên, Luật Phá sản, Luật Hòa giải, đối thoại tại Tòa án và Luật sửa đổi, bổ sung một số điều của Luật Quy hoạch.
Phát huy sức mạnh trí tuệ và tâm huyết của trí thức KHCN trong thực hiện Nghị quyết số 57-NQ/TW của Bộ Chính trị
Nhằm triển khai hiệu quả Nghị quyết số 57-NQ/TW của Bộ Chính trị, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Liên hiệp Hội Việt Nam - LHHVN) xác định phát huy trí tuệ, trách nhiệm và tâm huyết của đội ngũ trí thức là nhiệm vụ trung tâm, tạo động lực để khoa học công nghệ và chuyển đổi số trở thành lực lượng sản xuất chủ đạo thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội.
An Giang: 30 trí thức KH&CN tiêu biểu được tôn vinh 2025
Chiều ngày 28/4, tại trụ sở Liên hiệp các Hội KH&KT tỉnh An Giang, Hội đồng xét chọn trí thức Khoa học và Công nghệ (KH&CN) tiêu biểu tỉnh năm 2025 đã tổ chức phiên họp chính thức. Đây là lần thứ hai An Giang triển khai hoạt động xét chọn và tôn vinh trí thức KH&CN tiêu biểu.
Quảng Ngãi: Cuộc thi Sáng tạo Robot Quảng Ngãi lần thứ III đã tìm ra nhà vô địch
Sau 2 ngày tranh tài sôi nổi, chiều ngày 27/5, tại Nhà thi đấu IEC Quảng Ngãi, Ban tổ chức Cuộc thi Sáng tạo Robot Quảng Ngãi lần thứ III, năm 2025 đã tổ chức bế mạc, trao 16 giải thưởng cho các đội đoạt giải. Đội CFF đến từ trường THPT Lê Trung Đình đã xuất sắc giành giải Nhất chung cuộc.
Khởi động Chương trình Biểu dương TOP Công nghiệp 4.0 năm 2025
Chương trình Biểu dương TOP Công nghiệp 4.0 nhằm thúc đẩy các doanh nghiệp ứng dụng, chuyển giao, nghiên cứu và phát triển sản xuất các sản phẩm, nền tảng, giải pháp dựa trên công nghệ số để thúc đẩy đổi mới sáng tạo, hiện thực hóa các cơ hội, tiềm năng mà chuyển đổi số mang lại khi đưa được công nghệ số vào mọi lĩnh vực đời sống xã hội, đến từng người dân.
Khai mạc Cuộc thi Sáng tạo Robot Quảng Ngãi lần thứ III
Ngày 26/4, tại Quảng Ngãi, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh Quảng Ngãi phối hợp với Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh, Sở Giáo dục và Đào tạo tỉnh Quảng Ngãi và Tỉnh đoàn tỉnh Quảng Ngãi tổ chức khai mạc và vòng loại Cuộc thi Sáng tạo Robot Quảng Ngãi lần thứ III, năm 2025.
Văn hóa đọc là giá trị nền tảng góp phần phát triển con người và xã hội trong kỷ nguyên mới
Trong thời đại của cách mạng công nghiệp 4.0 và toàn cầu hóa, để đất nước vươn mình sánh vai cùng các cường quốc năm châu, không thể thiếu ánh sáng của tri thức, mà trong đó sách đóng vai trò trung tâm. Sách và Văn hoá đọc chính là nền tảng để xây dựng một xã hội học tập, sáng tạo và phát triển bền vững.