Verbesserte Sensoren für Wasserverunreinigungen mit Au(111)

Neu Forschung im Journal of the American Chemical Society veröffentlichte Studie unter der Leitung von Professor Fernando Garzon von der University of New Mexico zeigt eine neuartige Strategie zur Verbesserung von Sensoren für Wasserverunreinigungen. Bei dem neuen Ansatz werden dünne Schichten aus hochorientiertem Gold Au(111) auf einer Elektrode verwendet, um die Sensoroberfläche neu zu gestalten und ihre Empfindlichkeit zu erhöhen.

Der neue Ansatz besteht in der Verwendung dünner Schichten aus Au(111), um die Empfindlichkeit zu erhöhen.

In dem Artikel beschreiben Professor Garzon und sein Team Techniken der zyklischen Voltammetrie und der elektrochemischen Stripping-Voltammetrie zur Untersuchung der Adsorption und Desorption von wässrigem Arsen, As(III), an der Oberfläche von Goldelektroden.

Die Au(111)-Oberfläche ist hochgradig geordnet und flach, was sie zu einer der meistuntersuchten Oberflächen in der Materialwissenschaft gemacht hat. Die Struktur auf atomarer Ebene ermöglicht es den Forschern, ihr Wissen über Chemie und Quantenmechanik zu nutzen, um zu verstehen, wie sich die Elektronen auf der Oberfläche bewegen, und gibt ihnen Aufschluss darüber, wie sie deren Eigenschaften für verschiedene Anwendungen verbessern können.

Die Forscher verglichen die Leistung von hochorientiertem Gold, Au(111), aus einem Einkristall mit von Platypus Technologies hergestellten Dünnfilmoberflächen. Sie stellten fest, dass diese Oberflächen bessere Nachweismöglichkeiten für Arsen in Wasser bieten.

Mit elektrochemischen Sensoren lassen sich Verunreinigungen in Wasserquellen schnell aufspüren.

Elektrochemische Sensoren bestehen aus einer Elektrode, die als Leiter zwischen dem Wasser und dem Messgerät fungiert, und einem Sensormaterial, das die in der Probe vorhandenen Verunreinigungen erkennt. Mit diesen Sensoren lassen sich Verunreinigungen in Wasserquellen schnell aufspüren. Diese Art von Sensoren ist kostengünstig und mit tragbarer Elektronik kompatibel. Sie haben auch viele Vorteile gegenüber anderen Arten von chemischen Sensoren:

• Ihre Reaktion ist schnell und robust. Wenn der Zielanalyt (z. B. Arsen) mit dem Gold in Kontakt kommt, erzeugen die Elektroden ein elektrisches Signal. Dieses Signal kann im Laufe der Zeit gemessen werden, um festzustellen, wie viel des Zielanalyten sich in der Wasserprobe befindet.
• Leicht skalierbar. Elektrochemische Sensoren können mit Techniken wie Druck, Formgebung und Mikrofabrikation in großem Maßstab hergestellt werden.
• Niedrige Kosten. Die für elektrochemische Sensoren benötigten Materialien sind preiswert und weithin verfügbar; daher sind auch die Kosten für ihre Herstellung niedrig. Außerdem können die Benutzer aufgrund ihrer geringen Größe problemlos mehrere Geräte auf einmal mit sich führen, ohne dass sie in ihren Taschen oder Beuteln Platz wegnehmen.

Platypus Technologies bietet ultra-flache Oberflächen aus Au(111)

Platypus Technologies fertigt mit einem Standardverfahren für die Herstellung ultraflache Oberflächen von Au(111) die nahezu atomar flach sind, wobei die Abweichung von der idealen Oberfläche weniger als 1 nm beträgt. Dies ist wichtig für alle Anwendungen, die eine genaue Kontrolle über die Ausrichtung von Molekülen oder Atomen auf der Oberfläche erfordern. Diese ultraflachen Oberflächen eignen sich zum Beispiel gut für die Herstellung von Sensoren zum Nachweis von Wasserverunreinigungen sowie für hochempfindliche Sensoren, die kleine Mengen von Glukose und anderen organischen Verbindungen in Körperflüssigkeiten wie Urin und Blutplasma erkennen.

Schlussfolgerung

Abschließend zeigen die Autoren ein Design für elektrochemische Sensoren, das hochempfindlich für Arsen ist, eines der tödlichsten Gifte in Wasserressourcen. Die neue Plattform sollte einen schnelleren und genaueren Nachweis von Schadstoffen in der Praxis ermöglichen. Weitere Informationen zu diesem Artikel finden Sie unter https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jpcc.2c05541