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 -0.64 انجام می شود اما با تزیین نانولوله با نانوسیم اکسید روی (zno)، انرژی جذب مقدار بیشینه ev -2.43 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 گونه‌ای است که با جابجایی dos، ماهیت الکترونیکی این نانوساختار را تغییر می دهد. نتایج نشان داد که تزیین cnt با zno تاثیر ویژه‌ای 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.

Improving the Sensing Behavior of Acetone on Carbon Nanotube with the Application of Explosives Detection

Detection of acetone gas is important to detect explosives produced from acetone in terrorist bombings, medical diagnostics and environmental protection against pollutants. In this study, using densityfunctional theory (DFT), the acetone sensing enhancement of carbon nanotubes decorated with zinc oxide nanowires (CNT/ZnO) was investigated. It was shown that the adsorption of acetone on pure carbon nanotubes (CNT) is done physically with an adsorption energy of 0.64 eV, but by decorating the nanotubes with zinc oxide nanowires (ZnO), the maximum adsorption energy of 2.43 eV is obtained at the connection level of the nanowire to the nanotube. It was also shown that by increasing the length of ZnO, the adsorption intensity depending on the adsorption location, increases at the contact point of ZnO to CNT and decreases at points far from contact surface, respectively. By examining the changes in the energy band diagram and density of states (DOS) of pure and decorated structures, it was observed that the adsorption of acetone does not cause much change in the bandgap or DOS of CNT, but the adsorption of this gas on CNT/ZnO is in a way that by shifting the DOS to lower energies, it changes the electronic nature of this nanostructure. The results showed that CNT decoration with ZnO, would have a special effect on improving its sensing performance in acetone gas detection. Using the introduced structure is preferable than other gas sensors due to its small size and roomtemperature operation for defense applications such as smartening of security inspection systems.