بهبود رفتار حسگری استون در نانولوله کربنی با کاربرد تشخیص مواد منفجره

شناسایی میزان گاز استون جهت کشف مواد منفجره تولید شده از استون در بمبگذاریهای تروریستی، تشخیصهای پزشکی و حفظ محیط زیست در برابر آلاینده ها از اهمیت بالایی برخوردار است. در این تحقیق، با استفاده از نظریه تابعی چگالی (DFT)، بهبود حسگری استون در نانولوله کربنی تزیین شده با نانوسیم اکسید روی (CNT/ZnO) مورد بررسی قرار گرفت. نشان داده شد که جذب استون بر روی نانولوله کربنی خالص (CNT) به صورت فیزیکی و با انرژی جذب eV ۶۴/۰- انجام می شود اما با تزیین نانولوله با نانوسیم اکسید روی (ZnO)، انرژی جذب مقدار بیشینه eV ۴۳/۲- را در سطح اتصال نانوسیم به نانولوله خواهد داشت. همچنین نشان داده شد که با افزایش طول ZnO، شدت جذب ضمن وابستگی به مکان جذب به ترتیب در محل تماس ZnO با CNT افزایش و در نقاط دور از سطح تماس کاهش می یابد. با بررسی تغییرات ساختار نوار انرژی و چگالی حالات الکترونی (DOS) ساختارهای ساده و تزیین شده مشاهده شد که جذب استون تغییر چندانی در گاف انرژی یا چگالی حالات CNT ایجاد نمی کند اما جذب این گاز بر روی CNT/ZnO به گونه ای است که با جابجایی DOS، ماهیت الکترونیکی این نانوساختار را تغییر می دهد. نتایج نشان داد که تزیین CNT با ZnO تاثیر ویژه ای بر بهبود عملکرد حسگری آن در تشخیص گاز استون خواهد داشت. استفاده از ساختار معرفی شده به علت کوچکی اندازه و کاربرد در دمای اتاق برای کاربردهای دفاعی نظیر هوشمند سازی سامانه های بازرسی امنیتی نسبت به استفاده از سایر حسگرهای گاز ارجحیت دارد.

کلیدواژه ها:

سنسور گاز نانوساختار ، نانولوله کربنی ، نانوسیم اکسید روی ، نظریه تابعی چگالی