Room Temperature Chemoresistive Gas Sensor Based on Organic-Functionalized Graphene Oxide

In the wide palette of chemoresistive sensing materials, hybrid nanocomposites have quickly gained [...

Electrical transport mechanisms of Neodymium-doped rare-earth semiconductors

This study reports the electrical properties of Nd-doped cerium oxide (CeO2) films synthesized by microwave assisted hydrothermal using a two-point probe technique. Positron annihilation lifetime spectroscopy studies evidenced that, as the Nd content rises, a structural disorder occurs. This is caused by an increase in oxygen vacancies surrounded with Nd (defective clusters), with the mean lifetime components ranging between 290 and 300 ps. Particle size estimation showed values from 8.6 to 28.9 nm. Along with the increase of neodymium impurities, also the conductivity increases, due to the hopping conduction mechanism between defective species. This gives rise to a response time of only 6 s, turning these materials candidates to realize gas sensor devices. Ab initio investigations showed that the improved electric conduction is boosted mostly by the reduced Nd2+ than the Ce3+, where the oxygen vacancies play a fundamental role.Fil: Vaz, Isabela C. F.. Federal University of Itajubá; BrasilFil: Macchi, Carlos Eugenio. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires; Argentina. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Somoza, Alberto Horacio. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires; Argentina. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Rocha, Leandro S. R.. Universidade Federal do São Carlos; BrasilFil: Longo, Elson. Universidade Federal do São Carlos; BrasilFil: Cabral, Luis. Universidade Estadual de Campinas; BrasilFil: da Silva, Edison Z.. Universidade Estadual de Campinas; BrasilFil: Simões, Alexandre Zirpoli. Universidade Estadual Paulista Julio de Mesquita Filho; BrasilFil: Zonta, Giulia. Università di Ferrara; ItaliaFil: Malagu, Cesare. Università di Ferrara; ItaliaFil: Desimone, Paula Mariela. Universidad Nacional de Mar del Plata; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Ponce, Miguel Adolfo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; Argentina. Universidad Nacional de Mar del Plata; ArgentinaFil: Moura, Francisco. Federal University of Itajubá; Brasi

"l'illusione del fotovoltaico?"

L'impossibilità di produrre una percentuale significativa del fabbisogno di energia elettrica mondiale col PV piano e' stata discussa e una proposta di soluzione attraverso la concentrazione fotovoltaica e' stata illustrata. Si e' fatto riferimento alla separazione spettrale della radiazione solare come possibile strategia per aumentare l'efficienza del fotovoltaico a concentrazione

Studio di fattibilità riguardante un metodo di separazione fra differenti specie di gas emessi dallo scarico di un motore alimentato a bioetanolo utilizzando come rivelatori sensori di gas a ossidi metallici semiconduttori (MOX).

La ricerca intende studiare un metodo di separazione fra differenti specie di gas emessi dallo scarico di un motore utilizzando come rivelatori sensori di gas a film spesso a partire dalla sintesi di polveri nano strutturate fino alla realizzazione dell’elettronica di controllo

Transport mechanisms in polycrystalline tin oxide: field-assisted and thermionic emission, intra-grain oxygen diffusion and non parabolic barriers

Several applications of semiconductors depend critically on their doping level, in fact, chemiresistive properties of crystalline metal-oxides strongly depend on the concentration of stoichiometric defects. In the case of tin oxide, oxygen vacancies are a case in point of such defects. We address the problem of band bending and Schottky barrier formation in tin oxide and consider the possibility of oxygen in- and out-diffusion in a field-assisted and thermionic emission conduction model. The asymmetry induced in the surface barrier by external bias will be taken into account to explain some experimental evidences: the model allowed us to explain the different behavior of conductance in gas of two sets of sensors with grains having two well distinct characteristic radii (R= w and R>w). We then approached the problem of oxygen vacancies distribution in a metal oxide in equilibrium with an ambient containing oxygen, under two equivalent points of view. We focused on the non-parabolic barriers character that results from this approach. Implications in electrical responses to oxygen concentration variations will be discussed

"Realizzazione di un dispositivo portatile per il monitoraggio in tempo reale di disfunzioni cardiache, tramite l’analisi non invasiva di esalazioni respiratorie" POR-FESR 2007-2013, Attività I.1.1 –Realizzazione di studi di fattibilità funzionali alla presentazione di progetti nell’ambito del programma HORIZON 2020 (DGR 22/2014)

La rivelazione di composti organici volatili (VOC) all’interno delle esalazioni respiratorie umane è stata a lungo proposta come valida alternativa a metodologie di screening più invasive, come biopsie o test di campioni di sangue, ed il concetto si sta muovendo sempre più verso reali applicazioni medico-sanitarie. Il progetto prevede il trasferimento tecnologico di uno strumento portatile ed a costo contenuto, capace di rivelare in tempo reale la presenza di eventuali bio-marcatori di disagi cardiaci, per mezzo dell’analisi di un campione di esalazioni respiratorie del paziente. Lo strumento costituirebbe una forma di pre-analisi nell’ambito della diagnostica e contemporaneamente un sistema per il monitoraggio costante dello stato di salute del paziente, senza dover ricorrere, almeno inizialmente, ai metodi invasivi e ad alto rischio sopracitati, fonti di gravi problematiche in soggetti debilitati. Lo strumento nasce dalla combinazione di tecnologie diverse, quali la gas cromatografia (GC), per la separazione delle molecole della miscela campione, e la fisica dei sensori chemoresistivi a base di materiali semiconduttori nanostrutturati, questi ultimi capaci di registrare variazioni di concentrazione molto piccole (dell’ordine del ppb) nelle abbondanze di VOC nel respiro. Il primo step consisterà nella raccolta e nello studio di campioni di esalazioni respiratorie di pazienti affetti da disagi cardiaci, quali i differenti stadi del rigetto post-trapianto certificati da biopsia o insufficienze cardiache, comparati a campioni di respiro provenienti da soggetti sani. L’obiettivo di tale studio caso-controllo è l’individuazione della correlazione esistente tra le variazioni di concentrazione dei VOC e le patologie studiate, al fine di selezionare per ciascuna di esse i principali marcatori, mediante la combinazione di gas cromatografia e spettrometria di massa (GC/MS). Tali VOC saranno in seguito testati sia singolarmente che in combinazione con interferenti a contatto con sensori chemoresistivi a base di ossidi metallici diversi, al fine di selezionare i materiali maggiormente selettivi ai biomarcatori di interesse, che saranno impiegati per la realizzazione dello strumento finale. Le matrici di sensori hanno tutte le caratteristiche per diventare uno strumento di diagnosi clinica e di laboratorio che affiancherà i metodi tradizionali di indagine, in quanto presentano dimensioni molto ridotte e sono economici e maneggevoli. Ciascun sensore è composto da un substrato in allumina e da un film di materiale attivo, depositato mediante la tecnica serigrafica, ed è inserito all’interno di un circuito elettrico per poterne misurare la resistività. Il gas da monitorare, entrando in contatto con l’ossido metallico, reagisce con gli stati superficiali dello stesso, variando l’altezza della barriera di potenziale tra gli stati superficiali carichi negativamente e i difetti strutturali nel bulk di carica positiva, modificando dunque la conduttività del sensore. Ogni variazione di resistività indica dunque una variazione nella concentrazione della specie gassosa. La grande sensibilità dei sensori ad ossidi metallici (come si è detto il limite di rilevabilità può scendere alle parti per miliardo di concentrazione gassosa) è accompagnata da una scarsa selettività ai gas target specifici, a tal proposito si rende necessaria a monte del sensore una selezione di tipo gas-cromatografico. La combinazione ultima di un gas cromatografo di dimensioni portatili e sensori chemoresistivi fornirà un metodo efficiente e non invasivo per monitorare on-line i disagi cardiaci. Il progetto di ricerca intende introdurre un metodo strumentale di analisi chimica che sfrutti la tecnologia miniaturizzata, per monitorare composti chimici nel range dei ppb. Le principali caratteristiche del dispositivo saranno alte sensibilità e selettività, nonché portabilità. In aggiunta, si punta ad una strumentazione a costo contenuto e di semplice utilizzo anche da parte di persone non qualificate, ciò ai fini di consentire una diffusione a più ampio spettro di tecniche di analisi specialistiche alla portata di tutti

Non-oxide semiconductors to reduce oxygen in and out-diffusion: characterizations and applications as gas sensors

Several applications of semiconductors depend critically on their doping level; in particular, chemoresistive properties of crystalline metal-oxides strongly depend on the concentration of stoichiometric defects. In the case of SnO2, oxygen vacancies are a case in point of such defects. An important issue is the constant drift of the signal suffered by metal-oxides, ascribed to the in/out diffusion of oxygen vacancies

Studio di fattibilità riguardante un metodo di separazione fra differenti specie di gas emessi dallo scarico di un motore alimentato a bioetanolo utilizzando come rivelatori sensori di gas a ossidi metallici semiconduttori (MOX).

La ricerca intende studiare un metodo di separazione fra differenti specie di gas emessi dallo scarico di un motore utilizzando come rivelatori sensori di gas a film spesso a partire dalla sintesi di polveri nano strutturate fino alla realizzazione dell’elettronica di controllo

Tunneling through surface barrier and oxygen in-diffusion in nanostructured SnO2 gas sensors

The surface barrier of SnO2 was modeled for grains with average radius, R, larger than the depletion width, w, and of the same size, respectively. The model allowed us to explain the different behavior of conductance in gases of two sets of sensors with grains having well distinct characteristic radii, e.g., R=60nm, and R=150nm. In the first case (R=60nm), the barriers touch at the centre of the grain, an effect which strongly modifies the transport properties. The electrical behavior has been explained through the mechanism of barrier modulation through gas chemisorptions and oxygen in-diffusion, taking into account of tunneling contribution