Scienziati sudcoreani hanno creato un sensore per l'ammoniaca senza piombo

• Il sensore basato su perovskite di antimonio rileva l'ammoniaca a 1 ppm
• La risposta di corrente raggiunge il 235% a 100 ppm di gas
• Il materiale privo di piombo è più sicuro dei tradizionali perovskiti
• Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Small Structures

Un gruppo di scienziati dei materiali della Corea del Sud ha presentato un nuovo tipo di sensore di gas a film, basato su perovskite priva di piombo, in cui al posto del piombo viene utilizzato l'antimonio (Sb). La sintesi del materiale e la sua successiva applicazione su un substrato hanno permesso di ottenere un film sottile omogeneo, in grado di reagire alla presenza di ammoniaca nell'aria.

Il sensore dimostra un'eccellente sensibilità: già a una concentrazione di ammoniaca di 1 ppm (parti per milione) viene registrato un segnale misurabile. A livelli di inquinamento più elevati — 100 ppm — la risposta di corrente aumenta fino al 235% rispetto al livello di base, il che indica un'alta linearità e un ampio intervallo dinamico del sensore.

Vantaggi del perovskite privo di piombo

Il principale vantaggio della nuova tecnologia è l'assenza di piombo, che è tradizionalmente utilizzato nei sensori a perovskite, ma rappresenta un serio pericolo ecologico e medico. La tossicità del piombo limita la scalabilità della produzione e richiede metodi complessi di smaltimento. Sostituirlo con l'antimonio rende il processo più sicuro e soddisfa le crescenti esigenze di sostenibilità dell'elettronica.

Inoltre, il nuovo sensore potrebbe diventare un concorrente dei sensori ampiamente utilizzati a base di bismuto. I materiali a base di bismuto, sebbene meno tossici, soffrono spesso di disponibilità limitata e di una stabilità inferiore durante un uso prolungato. I perovskiti a base di antimonio mostrano prestazioni di sensibilità comparabili o addirittura migliori, aprendo la strada a soluzioni più affidabili.

Uno studio che descrive la sintesi, l'analisi strutturale e le proprietà elettriche del sensore è stato pubblicato in una rivista peer-reviewed Small Structures. Gli autori hanno dettagliato la metodologia per la produzione di film di perovskite, la loro orientazione cristallina e i meccanismi di interazione dell'ammoniaca con la superficie del materiale.

Lo sviluppo si inserisce nella tendenza globale verso materiali ecologici nelle tecnologie sensoriali. Normative rigorose sull'uso di sostanze pericolose nell'elettronica stimolano la ricerca di alternative in grado di mantenere o migliorare le caratteristiche tecniche senza danneggiare la salute e l'ambiente.

Le prospettive di ulteriore sviluppo includono la verifica della stabilità a lungo termine del sensore, l'integrazione in strumenti analitici portatili e l'espansione dello spettro di gas rilevabili. Se questi obiettivi saranno raggiunti con successo, i sensori a perovskite privi di piombo potrebbero trovare applicazione nel monitoraggio industriale, nell'agricoltura e nei sistemi di sicurezza.

Fonte: N+1