Nanosenzorji iz nanožic in nanocevk (Nanotube and nanowire nanosensors)

Univerza v Ljubljani Fakulteta za matematiko in fiziko Nanosenzorji iz nanožic in nanocevk (Nanotube and nanowire nanosensors) Miha Devetak Mentor: prof. dr. Dragan Mihailović Ljubljana, marec 2006 1

1 Izvleček Nanocevke in nanožice predstavljajo nove možnosti na področju nanotehnologije in sicer v obliki novih materialov, v nano-elektroniki, v optiki, pri senzorjih, ki identificirajo kemijske spojine itd. Predstavljajo senzorični del senzorja, ki ob prisotnosti hlapov kemijskih spojin spremeni svoje električne lastnosti, kot sta prevodnost in kapacitivnost. Z merjenjem teh količin se lahko natančno določi vrsta kemijske spojine. Prihodnost nanosenzorjev je v uporabi posameznih nanožic, ki so sposobne zaznati tudi po eno molekulo. 2

Kazalo 1 Izvleček 2 2 Uvod 4 3 Senzor v obliki tranzistorja iz nanocevk in nanožic 6 3.1 Kapacitivnost in prevodnost SWNTs ob prisotnosti molekul spojin iz okolice [1]............................... 6 3.1.1 Izgradnja in delovanje nanosenzorja.............. 6 3.1.2 Izdelava senzorja........................ 7 3.1.3 Meritev............................. 8 3.1.4 Molekule kemijskih spojin v plinastem stanju........ 9 3.1.5 Opis elektronskih lastnosti SWNT............... 9 3.1.6 Meritev............................. 11 3.1.7 Nanosenzor iz enega svežnja nanožic............. 14 3.2 Povzetek................................. 15 4 Reference 16 3

2 Uvod Nanosenzorji so široko področje senzorjev na molekularni ravni, ki pripeti na elektronske naprave, posredujejo informacije o določeni količini. Z njimi lahko merimo vlažnost, prevodnost, kapacitivnost[1], prisotnost snovi, kot so aromatske spojine, razlikujemo med zdravimi in rakastimi celicami, slikamo z ločljivostjo, ki je večja, kot jo dopušča slikanje z optičnim mikroskopom itd. Nanosenzorji imajo lastnosti, kot so nizka poraba moči, majhnost in velika občutljivost, ki prinaša veliko boljši dostop do kritičnih informacij praktično simultano z meritvijo. Kadar govorimo o nanonapravah, govorimo o nanotehnologiji. Dobro jo opiše kar slovarska definicija: The art of manipulating materials on an atomic or molecular scale especially to build microscopic devices [2]. In točno to je tisto, kar želimo doseči, ko načrtujemo nanosenzorje. Nekaj majhnega, kar nam hitro in zanesljivo vrača točne podatke. Ko govorimo o nanosenzorjih, imamo v mislih predvsem tisti del senzorja, čigar dimenzije so nanometrske. To so lahko nanocevke, nanožice, zlati nanodelci itd. Materiali iz katerih so izdelani nanosenzorji, so poceni ali pa uporabljeni v malih količinah, kar se odraža v nizkih stroških industrijske izdelave. Majhnost, natančnost, nizka poraba energije, hitrost odziva in nizka cena so atributi, ki napovedujejo nanosenzorjem svetlo prihodnost, tako pri razvoju, kot v širši uporabi. V tem seminarju se bom osredotočil na področje nanosenzorjev, ki za detekcijo uporablja nanocevke in nanožice. To področje se hitro razvija, saj članki v uglednih revijah na to tematiko kar dežujejo. Tema je zanimiva tako za znanost, kot za industrijo. Podjetja, kot so Nanomix, vlagajo veliko finančnih in intelektualnih sredstev v razvoj senzorjev, ki bazirajo na nanocevkah. S tem področjem se ukvarja tudi skupina raziskovalcev Oddelka za kompleksne snovi F7 na Inštitutu Jožef Stefan. Nanocevka je, kar že ime pove, cevka premera pod ena pa do nekaj nanometrov, Slika 1: Sheme nanocevk [3] kar je okoli 50.000 krat tanjše od človeškega lasu. Najbolj znane med njimi so cilindrično oblikovane ogljikove molekule. Te spadajo v strukturno skupino Fulerenov. 4

So cilindrične oblike, dolžine od nekaj nanometrov pa celo do nekaj centimetrov. Zaključene so s polsfero. Njihov plašč je sestavljen predvsem iz ukrivljene šestkotne mreže, ki je, če bi jo razvili v ravnino, podobna plastem grafita. Na koncih nanocevk so polsfere s petkotnimi defekti, ki poskrbijo za pravilno ukrivljanje mreže. Vezi, ki vežejo skupaj molekulo so skoraj popolnoma sp 2 vezi. Nanocevke delimo v Slika 2: Večplastna nanocevka, ki daje obete za nanooklep [4] dve skupini: enostenske (Single Walled Nano Tube = SWNT) in večstenske. Lepota nanocevk je v perspektivi njihove uporabnosti v nano-elektroniki, optiki, materialih, kot so nano-oklepi [4] itd. Za fizike so zanimive še s stališča, ker ponujajo dober model za enodimenzionalni kvantni sistem. Poleg tega lahko prepletene nanocevke tvorijo membrano, ki je sicer do neke mere fleksibilna, po drugi strani pa praktično neprebojna [4]. Nanožice so nanocevke, ki imajo sredico zapolnjeno. Primer nanožic so MoS 2, Mo 6 S 3 I 6. Zaradi svojih prevodnih lastnosti se z njimi veliko eksperimentira prav na področju senzorjev in nanoelektronike. Prav tako je zelo zanimiva elektronska konfiguracija in mehanske lastnosti teh miniaturnih struktur. Preden si podrobneje ogledamo en tip senzorja naredimo splošen pregled čez nekaj vrst nanosenzorjev: - Kovinske nanopalice, urejene v mrežo, pravokotno na ravnino, lahko služijo za slikanje pod valovno dolžino vidne svetlobe brez leč in zrcal [5]. Ločljivost je na ta način vsaj 6 krat večja kot z običajnim optičnim mikroskopom. - Opazovanje mehanskih lastnosti DNK, ki jo raztegnejo znotraj nanocevke [6] in študij njenih kemijskih in elektronskih lastnosti [7.] - Površinska plazmonska resonanca zlatih nanodelcev in nanopalic, s katero se lahko loči med majhnimi strukturami, recimo rakaste celice od zdravih [8],[9]. - Tranzistorji iz nanocevk in nanožic, ki omogočajo zaznavanje vlažnosti, koncentracij hlapov, določanje vrste kemijskih spojin itd.to so tudi senzorji, ki si jih bomo natančneje ogledali v nadaljevanju [1]. 5

3 Senzor v obliki tranzistorja iz nanocevk in nanožic Slika 3: Shema mreže nanocevk na katere se vežejo molekule. Mreža je pripeta na kontakte [2]. Poglavitni del senzorja je seveda nanožica ali več nanožic, ki ležijo čez kontakte na načeloma neprevodni podlagi. Te kontakti so del elektrod, ki sestavljajo ne-nano del senzorja, se pravi elektronike, ki posreduje in preoblikuje signale v želeno obliko podatkov. Polprevodne nanožice, ki ležijo čez kontakte na neprevodni podlagi tvorijo neke vrste nanotranzistor, ki je senzorični del senzorja. V obdobju zadnjih dveh let se veliko piše o izpopolnjevanju uporabe takšnih tranzistorjev za detekcijo vlage in raznih substanc tako v tekoči, kot plinasti obliki itd. 3.1 Kapacitivnost in prevodnost SWNTs ob prisotnosti molekul spojin iz okolice [1] 3.1.1 Izgradnja in delovanje nanosenzorja Zanimiv primer uporabe je senzor iz enostenskih ogljikovih nanocevk (single-walled carbon nanotubes = SWNTs), ki zaznava prisotnost molekul kemijskih spojin v plinastem stanju kot spremembo kapacitivnosti in prevodnosti. Prevodnost SWNTs se spremeni zaradi odziva na prisotnost molekulske adsorpcije na površino nanocevk. Na ta način se da zaznati, za katere spojine gre. Te senzorje se da narediti po standardnem mikrolitografskem postopku. S simultanim merjenjem prevodnosti in kapacitivnosti se ponuja nov, občutljiv mehanizem za senzorje, ki temeljijo na lastnostih SWNTs. Sprememba prevodnosti, ki jo bomo označili z G, je posledica prenosa naboja z adsorbiranih molekul na površini SWNTs in ker adsorbanti tvorijo polarizabilno plast, ki poveča kapacitivnost. Sprememba kapacitivnost, C, vsebuje tudi prispevek kvantne (kemijske) kapacitivnosti SWNTs, C Q, ki je za večino hlapov majhen. Ampak za snovi, kot so amoniak, ki se slabše desorbira in ima večje prenose naboja, se izkaže, da C Q preseže C. Eksperiment pokaže, da je za zmerne koncentracije molekul v plinasti obliki razmerje G/ C konstantno in neodvisno od koncentracije ter, da se razlikuje od snovi do snovi. Torej je razmerje G/ C neke vrste intrinzična molekularna signatura, ki se lahko uporabi 6

Slika 4: Shema naprave, ki simultano meri kapacitivnost in prevodnost SWNTs mreže [1] pri identifikaciji vrste hlapov kemijskih spojin. 3.1.2 Izdelava senzorja SWNT senzor je izdelan tako, da na 0.001Ω silicijevi podlagi in 30 nm SiO 2 z metodo CVD (chemical vapor deposition) nanese SWNT mreža. SiO 2 je dober izolator in dielektrik. Nato se s fotolitografijo in lift-off tehniko nanese mreža Ti/Au elektrod na območju 2x2mm 2. Zgornje nepritrjene cevke se odstrani s kisikovo plazmo, nato pa se odstrani še fotorezist in tako je mreža SWNT izpostavljena zunanjim vplivom, ki se jih meri. Chemical vapor deposition je metoda, s katero dobimo, ali bolje rečeno pustimo zrasti nanocevke na podlago, recimo silicij. Za rast ogljikovih nanocevk se uporablja PECVD (Plasma Enhanced CVD), ki dovoljuje rast cevk pri nižji temperaturi. Dekompozicija CO v C in CO 2 poteka pri 700 950 o C in tlaku 1 bar v reaktorju, kot je shematsko prikazano na sliki 6. Cevke se formirajo z usedanjem molekul ogljika na podlago[10]. Ta tehnika se uporablja tudi za izdelavo tankih filmov. Fotolitografija je postopek, s katerim se izdela kontakte-elektrode iz prevodne snovi. Na substrat (ploščico) na katerem so že lahko nanocevke, se nanese fotoresist določene debeline (od nekaj nanometrov do nekaj 100 nanometrov). Želeno debelino se dobi s pravo koncentracijo rezista in vrtenjem ploščice s pravo frekvenco (spinanje). Nato se fotorezist na mestih, kjer bi naj bili kontakti, obdela s curkom elektronov. Na teh mestih polimeri, ki tvorijo rezist, razpadejo na monomere, ki se jih kasneje raztopi s topilom za monomere. Tako ostane neke vrste šablona, ki jo tvorijo polimeri. Na tako obdelano ploščico se napraši prevodne snovi. Običajno gre za dve plasti in sicer plast titana in plast zlata. Po tem se raztopi polimer v drugem topilu in odstrani robno plast prevodnih snovi v ultrazvoku. Na substratu ostanejo nanocevke, preko katerih so elektrode. 7

Slika 5: Direct Current plazma pospešuje rast nanocevk [4] Slika 6: Shema reaktorja za Chemical Vapor Deposition [10] 3.1.3 Meritev Geometrija senzorja je podobna tranzistorju velikih površin z efektivnim kanalom dolžine 0.34 mm in širino 10 mm. Ti/Au elektrode zagotovijo stike za meritev prevodnosti SWNTs mreže. Napetost V s preko substrata, pa služi kot Gate napetost, ki se jo lahko uporabi za dovajanje ali odvajanje naboja na, oziroma z mreže. Pri meritvi kapacitivnosti tvori SWNTs mreža splet nanoelektrod, ki sluzijo kot plošča 8

Slika 7: Odvisnost mrežne kapacitivnosti (rdeče) in prevodnosti (zeleno) na napetost preko substrata, V S [1] kondenzatorja, drugo pa tvori silicijev substrat (slika 4). Kapacitivnost se meri z lock-in ojačevalnikom z izmenično napetostjo pri frekvenci 30 khz z amplitudo 0.1 V med substratom in zgornjo elektrodo z detekcijo toka izven faze. Prevodnost so izmerili z drugim lock-in ojačevalnikom, pri frekvenci 311 Hz, napetosti 0,1 V med integriranimi elektrodami z meritvijo toka v fazi. Dodali so tudi dodatni zaporedno vezan kondenzator (paralelno s SNTWs mrežo), da bi izboljšali zbiranje podatkov. Merjenji prevodnosti in kapacitivnosti sta med seboj neodvisni. Pri spremembi izmenične napetosti pri merjenju kapacitivnosti (prevodnosti) se namreč vrednost merjene prevodnosti (kapacitivnosti) ni spremenila. Zaradi velikih površin SWNT mreže je manjši 1/f šum. Kapacitivnost mreže je dokaj dobro določena (okoli 1nF) in veliko večja od ene same SWNT, ki ima kapacitivnost okoli 20aF. Relativne spremembe C/C in G/G, ki se jih zazna, so velikostnega reda pod 10 4. 3.1.4 Molekule kemijskih spojin v plinastem stanju Molekule merjenih spojin v plinastem stanju so dobili tako, da so poslali suh zrak skozi tekočo substanco in zmešali tako dobljene saturirane hlape spet s suhim zrakom. Izjema je bil amoniak, kjer so zrak poslali skozi 30% raztopino amonijevega hidroksida. S P 0 je označen saturacijski tlak plina. P pa je tlak molekul v plinastem stanju, ki je podan kot delež tlaka P 0. 3.1.5 Opis elektronskih lastnosti SWNT Mreža se obnaša kot polprevodniški film. Obravnavamo enodimenzionalni sistem. Upornost nanožice lahko napišemo kot vsoto prispevkov: R = h 4e 2 + R c + R t (1) 9

h je je kvantizirana kontaktna upornost za enodimenzionalni sistem s 4 krat degeneriranim podnivojem. R c je dodatna kontaktna upornost zaradi nepopolnega 4e 2 kontakta. R t pa je prispevek Drude-tipa prevodnosti: G t = 1 R t = C g V g V go µ L (2) kjer je C g kapacitivnost na dolžinsko enoto, V g gate napetost, V go mejna napetost, pri kateri začne naprava prevajat, µ je gibljivost (okoli 1500cm 2 /V ), L pa dolžina cevke[15]. Kapacitivnost sistema se obnaša kot zaporedna vezava dveh kondenzatorjev: Gate kapacitivnosti, C G, ki je odvisna od debeline oksida in gostote SWNTs in kvantne kapacitivnosti, C Q, ki je funkcija Fermijeve energije E F v SWNTs. Tako je celotna kapacitivnost: 1 C = 1 + 1 C G C Q C Q je pri temperaturi 0 K enaka e 2 g(e F ), kjer je g(e) gostota stanj v SWNTs. Za višje temperature je potrebno upoštevati termalne razširitvene efekte. V 1 D za gostoto stanj velja: g(e) = 4 π v F E2 (E g /2) 2 E če je E > E g /2 energija merjena na sredini energijske vrzeli je: C Q = 4 π v F = 4x10 10 F/m (5) Za to geometrijo je C Q približno 10 C G. Torej pri teh pogojih C Q prispeva le del celotne kapacitivnosti in C je približno C G. Ampak v primeru, ko dodajo Gate napetost in s polprevodnih SWNTs odteče naboj, zaradi premika Fermijeve energije v energijsko vrzel, kjer je manjša gostota stanj, C Q postane primerljiv s C G in postane pomemben prispevek k celotni kapacitivnosti. Splača se si ogledati kapacitivnost in prevodnost kot funkciji V S. Za detekcijo hlapov je zanimivo primerjati simultane meritve C in G kot odziv na periodične 20 sekundne doze acetona (P = 0.01P 0 ) in amoniaka (P = 0.0002P 0 ). Smiselno je vpeljati normalizirane spremembe prevodnosti in kapacitivnosti: C = C/(dC/dV S ) (6) G = G/(dG/dV S ) (7) kjer so vrednosti odvodov vzete pri V S = 0. Odziv za aceton je bil tipičen za večino molekul v plinastem stanju. Večina molekul se šibko adsorbira na površino SWNT in se nato hitro desorbira, ko je dotok hlapov prekinjen. Hitra sprememba C in G pri izpostavitvi plinom in njihovi odsotnosti kaže na hitro desorpcijo. Takšna šibka interakcija hlapov poveča merjeno kapacitivnost (nekativna C ), medtem ko predznak G in relativna amplituda (3) (4) 10

G / C varira v odvisnosti od vrste molekul plina. Za večino molekul spojin v plinastem stanju je magnituda C okoli 10 do 100 krat večja od magnitude G. Ker se na površino SWNTs adsorbira polarizabilna plast, je za pričakovati dodaten prispevek k spremembi kapacitivnosti zaradi naboja preko kvantne kapacitivnosti. Sprememba kapacitivnosti se glasi: C = C ε C ε + Q (8) Q kjer prvi člen predstavlja dielektrični prispevek adsorbanta, drugi člen pa je posledica prenosa naboja preko C Q. Normalizirana kapacitivnost je: C = C ε ε + V S (9) kjer se števa dejstvo, da je Q = CV S. Če se predpostavi, da je primarni efekt prenosa naboja na kapacitivnost sprememba nosilcev naboja na SWNTs, potem G = V S. Posledično je G odziv enak prenosu naboja v C in razmerje G / C predstavlja relativno količino pretočenega naboja, ki prispeva k celotni spremembi kapacitivnosti. V primeru acetona je razmerje G / C = 3%. V večini primerov je razmerje G / C < 10%, kar nakazuje, da polarizabilnost adsorbantov dominira nad odzivom kapacitivnosti za to geometrijo mreže. 3.1.6 Meritev Izjema je amoniak, kjer je ravno obratno. Amoniak se močneje veže na SWNTs, kar povzroči da se G in C ohranita, tudi v odsotnosti molekul plina. Za amoniak je razmerje G / C = 1 in je edina testirana substanca, ki povzroči zmanjšanje kapacitivnosti.temu botruje velika vezavna energija in lastnost amoniaka, da dobro donira elektrone, kar povzroči trajno zmanjšanje koncentracije vrzeli pri p-tipu SWNTs. Amonijevi adsorbanti donirajo približno 0.04 elektrona na molekulo na SWNT, kar zmanjša kvantno kapacitivnost. Dolgi desorpcijski časi proizvedejo nenavadno majhen dielektričen odziv, ki je povezan z velikim dipolnim momentom NH3 (1.47 D). Zgodnje numerične simulacije pravijo, da je za mnoge polarne adsorbante glavni prispevek k adsorbantovi polarizabilnosti odvisnost električnega polja od vezavne energije, ki ustvari od polja odvisne dipole na površini. Za amoniak je ta odziv močno dušen, ker daljši adsorbcijski čas preprečuje adsorbantu, da se odziva na merilno frekvenco 30 khz. Posledično zaradi kombinacije šibkega dielektričnega odziva in velikega prenosa naboja pri spremembi kapacitivnost dominirajo spremembe kvantne kapacitivnosti. V idealnem primeru bi morali biti spremembi C in G enaki. Ampak pri velikih vrednostih V s je normalizacijski postopek nenatančen in je treba upoštevat nelinearnosti pri C(V ) in G(V ). Zanimiva je odvisnost sprememb C in G od koncentracije. Koncentracije molekul plina spojin so varirali od 0.0002P0 do 0.02P0. Pri zmerno visokih koncentracijah se vidijo saturacijski efekti, ko C in G nakazujeta sublinearno odvisnost od koncentracije, ki namiguje, da število prostih adsorpcijskih mest omejuje adsorpcijo. Izkaže se namreč, 11

Slika 8: Normalizirana odziva kapacitivnosti (rdeče) in prevodnosti (zeleno) na 20-s doze (a) acetona (P = 0.01P 0 ) in (b) amoniaka (P = 0.0002P 0 ) [1] Slika 9: (a) Normalizirana odziva kapacitivnost (rdeče) in prevodnost (zeleno) na 20-s doze DMMP za koncentracije med P = 0.0002P 0 do 0.02P 0. (b) Magnituda odziva kapacitivnosti in prevodnosti kot funkcija P/P 0, kjer sta oba G in C normalizirana na 1 pri P/P 0 = 2% [1] da je faktor G / C z majhnimi odstopanji tako v linearnem kot v sublinearnem delu neodvisen od koncentracij molekul v plinastem stanju. V tabeli 1 je seznam vrednosti razmerja G / C za nekaj vrst hlapov [1]. Kot že omenjeno, je G nekaj procentov C in razmerje je lahko pozitivno ali negativno. Uporabnost tega razmerja se izkaze, če ga izmerimo za različne hlape. Na sliki 9 so prikazane meritve C in G, kot odziv 20 sekundnim dozam dveh podobnih kemijskih organskih fosfatov, DMMP [CH 3 O) 2 P (O)CH 3 ] in dimetil fosfid, DMP [(CH 3 O) 2 P (O)H]. Ta dva stimulanta živčnih agensov se razlikujeta samo za metilno skupino z atomom 12

Slika 10: Normalizirana odziva kapacitivnosti (rdeče) in prevodnosti (zeleno) na 20-s doze DMMP in DMP pri koncentracijah med P = 0.0004P 0 do 0.003P 0 [1] Slika 11: Tabela 1. Vrednosti G / C, merjene za pline različnih spojin [1] vodika. Ampak razmerje G / C je 3 krat večje za DMMP, kot za DMP za vse koncentracije. To namiguje, da se lahko razmerje G / C, ki ga lahko simultano izmerimo z enim senzorjem, uporabi za razločevanje med tako zelo podobnimi spojinami. Senzor je sposoben zaznati molekule plina koncentracije reda velikosti manj kot 10 7 kmol/m 3, v enotah čistosti okoli 10 ppm. Ta senzor je še v fazi testiranja. Izpostavljen je namreč kratkim časovno omejenim (20 s) dozam nizkih koncentracij. Kaj se dogaja pri daljših izpostavitvam in ko pride do nasičenja, saj imajo cevke končno površino, je potrebno še preveriti. 13

3.1.7 Nanosenzor iz enega svežnja nanožic Slika 12: Svežnja nanožic, debeline več kot 100 nm, ki ležita preko kontaktov iz Ti/Au elektrod. Višinska slika (levo) in njen odvod (desno) [original] Do zdaj je bilo govora o senzorju iz mreže nanožic. Ker so nanocevke povezane v mrežo, je prisoten integralski efekt, saj je potrebnih več molekul plina, ki se adsorbirajo na površine več nanocevk, da je sprememba kapacitivnosti in prevodnosti opazna. Zaradi seštevanja prispevkov in velike površine, je odziv senzorja na prisotnost spojin v plinu daljši. Občutljivost in hitrost zaznavanja bi lahko povečali s tem, da bi za senzoričen del senzorja uporabili en sam sveženj nanocevk ali pa celo eno samo cevko, oziroma nanožico. V tem primeru je predpona nano pri nanosenzorju res upravičena. Na ta način bi lahko zaznali tudi posamične molekule, kar je tudi eden izmed ciljev razvoja nanosenzorjev. Seveda imamo pri eni nanožici drugačen model, saj se lastnosti ene nanožice razlikujejo od lastnosti mreže nanožic. Ena izmed spremenljivk, ki je bolj izrazita pri eni nanožici, je kontakt med samo žico in elektrodo, ki ga lahko interpretiramo kot potencialno bariero. Ločimo vsaj dva načina načrtovanja kontaktov. Prvi je takšen, kot v članku [1], kjer so elektrode nanesli na podlago, na kateri so že ležale cevke. Ker so elektrode dobesedno zalile del žic, je kontakt med njimi in elektrodo zagotovljen. V tem primeru je potrebno imeti veliko površino, da je možnost kontakta med elektrodo in nanocevko čim večja. Med samim risanjem makroskopskih elektrod je namreč težko natančno določiti pozicijo cevk. Drug način ustvarjanja kontaktov med nanožico in elektrodo pa je z dielektroforezo. V tem primeru se najprej nariše elektrode, recimo iz plasti titana in zlata, na katere se priključi izmenično napetost. Nato se na tako dobljen sistem kapne raztopino z nanožicami. Žice se zaradi izmeničnega električnega polja uležejo čez kontakte. Prikaz takšnega vezja je na sliki 12. Na ta način se da 14

Slika 13: Posamezna nanožica debeline 15 nm. Višinska slika (levo) in njen odvod (desno) [original] dobiti manjše senzorje. Pojavi pa se težava s kontakti, ker se nanožica elektrode lahko samo dotika, ali pa se vmes nabere neprevodna plast, kar spremenil lastnosti senzorja. Nanožice na slikah 12 in 13 so iz molibdena, joda in žvepla. Elektrode pa so zgornji del iz zlata, spodnji iz titana. Seveda se izpostavi vprašanje kontakta med nanožicami in elektrodo. Zato je ideja, ki je še vedno v procesu preizkušanja, da se raztopini z nanožicami doda zlate delce, ki ob vezavi na konce nanožic in na zlato elektrode tvorijo boljši kontakt. Na sliki 12 je posamezna nanožica debeline 15 nanometrov. Kontakt je na obeh elektrodah. Pri izdelavi senzorja iz posamezne nanožice si želimo čim daljšo nanožico, ki je v dobrem kontaktu z elektrodama. Dober kontakt pomeni, čim večja površina stika in čim manjša kontaktna upornost pri stiku z elektrodo. 3.2 Povzetek Pri senzorju iz SWNTs mreže se tako prevodnost kot kapacitivnost spremenita ob prisotnost hlapov marsikaterih kemijskih spojin. Za večino hlapov dielektrični efekt zaradi molekulskih adsorbantov dominira nad spremembo kapacitivnosti, kjer prenos naboja iz adsorbanta nadzira spremembo prevodnosti in tudi perturbira kapacitivnost preko sprememb kvantne kapacitivnosti SWNTs. Razmerje odzivov prevodnosti proti kapacitivnosti je neodvisno od koncentracije, se pravi je intrinzična molekularna lastnost. Senzor iz mreže SWNTs ponuja obete za natančno identifikacijo neznanih molekul spojin v plinu v kombinaciji z ostalimi kemijsko selektivnimi pristopi. Raziskave so usmerjene v zmanjšanje mreže nanožic v eno samo. 15

4 Reference [1] Snow, E.S.;Perkins,F.K. Nano Letters 2005, 3, 10, 2414-1423. [2] http:\\www.nano.com\ 16. Feb. 2006 [3] http:\\en.wikipedia.org\wiki\nanotubes 16. Feb. 2006 [4] http:\\www.isracast.com\tech-news\091205-tech.htm 16. Feb. 2006 [5] Ono, A.; Kato, J.; Kawata, S. Physical Review Letters 2005, 5, 95, 267407. [6] Reccius, C.H.; Mannion, J.T.; Cross, J.D.; Craighead, H.G. Physical Review Letters 2005, 5, 95, 268101. [7] Fan, R.; Karnik, R.; Yue, M.; Li, D; Majumdar, A.; Yang, P. Nano Letters 2005, 5, 5, 1633-1637. [8] El-Sayed, I.H.; Huang, X. Nano Letters 2005, 5, 5, 829-834. [9] Bouhelier, A.; Rachelot, R.; Kostcheev, S.; Royer, P.; Wiederrecht, G. P. Physical Review Letters 2005, 5, 95, 267405. [10] http:\\www.ou.edu\engineering\nanotube\comocat.html 16. Feb. 2006 [11] Bradley, K.; Gabriel, J.P.; Briman, M.; Star, A.; Grüner G. Physical Review Letters 2003, 91, 21, 218301. [12] Bradley, K.; Gabriel, J.C.; Briman, M.; Star, A.; Grüner G. Applied Physical Letters 2003, 83, 18, 3821-3823. [13] Star, A.; Gabriel, J.C.; Bradley, K.; Grüner G. Nano Letters 2003, 3, 4, 459-463. [14] Bradley, K.; Cummings, J.; Star, A.; Gabriel, J.C.; Grüner G. Nano Letters 2003, 3, 5, 639-641. [15] Rosenblatt, S. ; Yaish, Y. ; Park, J. ; Gore, J. ; Sazonocva, V. ; MxEuen, P., L. Nano Letters 2002, 2, 8, 869-872. [16] Bradley, K.; Gabriel, J.C.;Grüner, G. Nano Letters 2003, 3, 10, 135-1335. 16