Für anspruchsvollste Anwendungen wie beispielsweise die Messung der Luftqualität werden hochwertige Gassensoren entwickelt. Dabei müssen die Sensoren vor allem in der Lage sein, ein bestimmtes Gas gezielt in der Umgebungsluft zu messen. Um dies zu erreichen wird mit neuartigen Materialien wie etwa Nanopartikeln gearbeitet. Das MCL – als Kompetenzzentrum im COMET-Programm – zählt auf Grund ihrer Materialkompetenz zu den Vorreitern bei der Entwicklung von Nanosensoren, die auf bestimmte Gase reagieren.
Gemeinsam mit dem Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) in Japan und dem KTH Royal Institute of Technology in Schweden ist es dem Forscherteam gelungen, die Eigenschaften eines Gassensors durch Beschichtung mit extrem kleinen Nanoteilchen aus Platin gezielt einzustellen. Diese Entwicklung hat die Gutachter und Herausgeber des Journals derart beeindruckt, dass die Publikation zur Cover Story gewählt wurde.
So unglaublich klein die bei dieser Arbeit eingesetzten Platin Nanopartikel auch sind – sie bestehen nur mehr aus wenigen Atomen! – umso größer ist ihre Wirkung auf die funktionellen Eigenschaften des Gassensors: Der Sensor kann plötzlich mit hoher Empfindlichkeit Kohlenmonoxid „riechen“ und zwar nicht nur in Laborbedingungen, sondern auch im praktischen Einsatz. Gassensoren sollen neben Kohlenmonoxid aber auch andere für den Menschen gesundheitsschädliche Gase detektieren können. Um das zu erreichen müssen die „Riech-Eigenschaften“ von Gassensoren ganz gezielt eingestellt werden können.
Die Forscher vom MCL, dem OIST und der KTH sind überzeugt, dass die winzigen, metallischen Nanopartikel der Schlüssel zum Erfolg sind: Zusätzlich zu Platin werden bereits Nanopartikel aus Gold, Silber und Ruthenium verwendet. Dabei werden nicht nur monometallische, sondern auch wesentlich komplexere, bi- und tri-metallische Nanopartikel auf die Sensoren abgeschieden. Mit Hilfe der unterschiedlichen Nanopartikel werden die Sensoren ganz gezielt so hin getrimmt, dass sie jeweils Kohlenwasserstoffe, Kohlendioxid, Stickoxide oder Ozon „riechen“ können. Derzeit werden mehrere dieser Sensoren auf einem Chip zu einem Sensorsystem integriert, welches in der Lage ist all diese Gase gleichzeitig zu detektieren. Ein erster Prototyp wird bereits Mitte 2021 fertig sein und zur Messung der Luftqualität eingesetzt!
Fördergeber:
MCL als Träger des Kompetenzzentrums IC-MPPE, wird von den Bundesministerien BMK und BMDW, sowie von den Bundesländern Steiermark, Oberösterreich und Tirol - im Rahmen von COMET - gefördert. Die vorliegenden Entwicklungen werden durch die FFG im Rahmen des Projekts „FunkyNano“ (Projektnr. 858637) finanziert