Nanosensor Químico Imprimível da NASA: Sensor 3D-Printed Baseado em Grafeno para Detecção Rápida

O Goddard Space Flight Center da NASA desenvolveu um nanosensor imprimível e trilhas usando técnicas de impressão 3D em uma placa filha de silício que pode ser conectada a uma placa de circuito impresso (PCI) de pré-amplificador autocontida. O sensor contém um array de sensores de grafeno (um CNT impresso ou MoS2 também funcionaria) e uma PCI com circuito pré-amplificador conectado à placa filha com clipes mecânicos e wire-bonded juntos. As dimensões do sensor são tipicamente de mícrons a centenas de mícrons. Esta inovação aumenta a sensibilidade de sensores de gás, permitindo detecção de concentração em nível de ppb (e possivelmente moléculas únicas).

Os sensores usam transistores de efeito de campo baseados em materiais bidimensionais para detectar o potencial de superfície de um canal de grafeno exposto a um analito. Quando moléculas de analito adsorvem na superfície do sensor, elas atuam como doadoras ou aceitadoras de elétrons, induzindo uma mudança local na resistência elétrica no grafeno. Este efeito é muito pronunciado em materiais 2D devido à alta área de superfície, alta condutividade elétrica (no caso do grafeno) e ruído intrinsecamente baixo, tornando possível detectar as mudanças na resistência.

Diferentes gases têm efeitos diferentes na resistividade. A seletividade entre gases alvo pode ser melhorada ainda mais através da funcionalização dos materiais 2D. Os sensores são microfabricados em um substrato adequado como arrays. Diferentes sensores no array podem ter diferentes grupos funcionais visando diferentes analitos.

A NASA está ativamente buscando licenciados para comercializar esta tecnologia. Para mais informações, entre em contato com o Concierge de Licenciamento da NASA em Agency-Patent-Licensing@mail.nasa.gov ou ligue para 202-358-7432 para iniciar discussões de licenciamento.