Integrazione hardware a software di sensori a semiconduttore di nuova generazione per un naso elettronico

Lo scopo del progetto era quello di sintetizzare diverse tipologie di biossido di stagno (SnO2), tramite la decorazione con nanocluster di metalli quali oro, argento, platino e palladio (Au, Ag, Pt e Pd). Viste le rinomate proprietà di sensing nel campo dei sensori chemoresistivi del SnO2, l’obiettivo era quello di poter migliorare ulteriormente le sue proprietà di sensing tramite l’aggiunta dei catalizzatori superficiali. Tali catalizzatori dovrebbero inoltre migliorare la selettività del composto finale, proprietà che purtroppo non presenta SnO2 puro, il quale risulta essere reattivo alla maggior parte dei Composti Organici Volatili (COV) riducenti quali CO, alcoli, chetoni e BTX (Benzene-Toluene-Xilene). La produzione e caratterizzazione elettrica di tali quattro SnO2 decorati è finalizzata alla realizzazione di un naso elettronico dalle spiccate proprietà di sensing, utilizzabile quindi per discerne e analizzare ambienti gassosi complessi in condizioni applicative reali. Il progetto era incentrato su quattro passaggi cardine: A1) Sintesi di materiale funzionalizzato per la sensoristica; A2) Caratterizzazione chimica, morfologica e strutturale delle polveri nanostrutturate; A3) Preparazione delle paste serigrafiche e deposizione; A4) Caratterizzazione elettrica dei sensori e studio delle proprietà di sensing.

La preparativa delle polveri a base di SnO2 decorato con oro, argento, platino e palladio ha visto la messa a punto di una sintesi specifica e semplice per la formazione dei nanocluster metallici sulla superficie delle nanoparticelle di biossido di stagno. Le polveri sono state caratterizzate da un punto di vista morfologico, strutturale e di composizione chimica. Tali materiali sono stati poi utilizzati per preparare paste sensibili, depositate tramite tecnologia screen printing su microriscaldatori in allumina, con lo scopo di andare a valutarne le proprietà chemoresistive per applicazioni di sensoristica gassosa. I sensori hanno mostrato spiccate proprietà di sensing ai gas target analizzati. Le diverse temperature di lavoro con cui sono state svolte le caratterizzazioni elettriche hanno evidenziato come, grazie al duplice effetto dell’ossido di stagno e dei nanocluster di catalizzatore aggiunto, fosse possibile aumentare la sensibilità dei singoli sensori verso uno specifico composto gassoso. Vista l’alta differenza di sensibilità dei quattro diversi materiali sintetizzati ai gas analizzati, si può concludere che il loro utilizzo combinato all’interno di un array di sensori, corredato da un dedicato algoritmo elaborato sulla base delle caratterizzazioni elettriche svolte, possa essere alla base per lo sviluppo di un naso elettronico ad alte prestazioni.

• Sensori chemoresistivi
• Biossido di stagno
• Caratterizzazioni elettriche