Cảm biến phát hiện khí độc với con người

Một cách tiếp cận mới sử dụng aerogel có thể dẫn tới kỷ nguyên mới về giám sát chất lượng không khí. Một nhóm nhà nghiên cứu Đại học Warwick và Đại học Cambridge phát triển cảm biến làm từ khói đông lạnh, phát hiện nồng độ formaldehyde cực thấp. Điều đáng chú ý là kết quả có thể đóng góp vào một kỷ nguyên mới về giám sát chất lượng không khí.

Formaldehyd - nó là gì?

Formaldehyde là chất gây ô nhiễm không khí thường thấy ở môi trường trong nhà. Những vật dụng gia đình như giấy dán tường, sản phẩm gỗ ép, sơn và khói thuốc lá đều phát ra nó. Tiếp xúc với formaldehyde ở nồng độ cao có thể dẫn đến kích ứng đường hô hấp, đau đầu, một số triệu chứng về hô hấp và tăng nguy cơ mắc một số bệnh ung thư. Các cảm biến chất lượng không khí trong nhà hiện tại thiếu độ nhạy để phát hiện formaldehyde ở mức thấp như vậy. Đây là điều mà nhóm nhà nghiên cứu tập trung vào.

Nhóm nghiên cứu sử dụng kỹ thuật in 3D để phát triển cảm biến làm từ aerogel, còn được gọi là khói đông lạnh. Loại cảm biến này có thể phát hiện hàm lượng formaldehyde cực thấp trong không khí trong nhà mà nhóm nhà nghiên cứu đã thử nghiệm.

Cảm biến phát hiện khí độc với con người -0
Aerogel cho thấy hứa hẹn về khả năng cảm nhận formaldehyde ở mức độ thấp.

Khói đông lạnh Aerogel

Khói đông lạnh là tên thích hợp cho aerogel do vẻ ngoài trong suốt của nó. Những vật liệu này có mật độ thấp - có thể thấp bằng một phần nghìn chất rắn truyền thống và tính chất xốp cao của chúng. Aerogel là 99,8% không khí, với mạng lưới các hạt nano liên kết với nhau tạo thành cấu trúc có độ xốp cao và chúng có diện tích bề mặt cao. Những đặc tính này làm cho aerogel trở thành ứng cử viên sáng giá cho những ứng dụng cảm biến khí. Cấu trúc độc đáo của chúng cung cấp nhiều vị trí cho phân tử khí tương tác, cải thiện độ nhạy.

Thông qua in 3D, nhóm nhà nghiên cứu tạo ra aerogel, cho phép kiểm soát chính xác thiết kế cảm biến. Điều này cũng giúp nâng cao hiệu suất khi phát hiện formaldehyde và các loại khí khác ở nồng độ thấp. Để làm được điều này, nhóm nhà nghiên cứu chọn thiếc dioxide (SnO2 ) - một vật liệu bán dẫn có đặc tính cảm biến tuyệt vời (đặc biệt là formaldehyde)-cho phép phát hiện ngay cả ở nồng độ thấp.

In 3D vật liệu lai

Mặc dù SnO2 có khả năng phát hiện formaldehyde ở nồng độ thấp rất tốt nhưng nhóm nhà nghiên cứu vẫn muốn nâng cao khả năng này. Họ bắt đầu bằng cách tạo ra chấm lượng tử SnO2 bằng cách sử dụng các chất giống như xà phòng để hỗ trợ quá trình xử lý ở nhiệt độ cao, áp suất cao. Nhóm nhà nghiên cứu mô tả đây là một “quá trình tăng trưởng thủy nhiệt được hỗ trợ bởi chất hoạt động bề mặt”.

Trong giai đoạn này, SnO2 trộn với chất hoạt động bề mặt để kiểm soát kích thước và hình dạng của các hạt nano thu được. Điều kiện nước nóng thúc đẩy sự phát triển của hạt nano SnO2 thành cấu trúc chấm lượng tử với kích thước và sự phân bố đồng đều. Ở bước tiếp theo, nhóm nghiên cứu phân bố đều các chấm lượng tử SnO2 trên những tấm graphene oxit (GO) được phân tán trong dung dịch. Đây đóng vai trò là mực cho quá trình in 3D. Đối với các ứng dụng cảm biến khí, nhóm nhà khoa học in 3D aerogel trên đế bảng mạch in (PCB) theo hình dạng uốn khúc hoặc zig-zag.

Sau đó, nhóm nhà nghiên cứu pha tạp mạng cảm biến này bằng dung dịch muối kim loại, tạo ra vật liệu lai: aerogel dựa trên vật liệu SnO2/rGO 0D-2D. Ở đây, rGO là graphene oxit khử, mang lại độ dẫn điện cao và diện tích bề mặt lớn. Điều này giúp tăng cường độ nhạy và phản hồi của cảm biến, đồng thời cũng cải thiện độ bền cơ học và độ ổn định của vật liệu. Tiếp theo là sự kết hợp của chấm lượng tử kết hợp với SnO2 0D cho vật liệu 0D (hoặc 0 chiều). Điều này càng nâng cao khả năng cảm nhận của aerogel.

Quan trọng hơn, kích thước nhỏ của chúng cho phép điều chỉnh chính xác các đặc tính điện tử, cho phép phát hiện có chọn lọc phân tử formaldehyde giữa các loại khí khác. Pha tạp kim loại mang lại những chức năng bổ sung cho vật liệu cảm biến. Mạng ion kim loại này có thể biến đổi cấu trúc điện tử của SnO2/rGO, nâng cao hiệu suất cảm biến của nó bằng cách tăng độ nhạy, độ chọn lọc và độ ổn định. Và vật liệu 2D hay 2 chiều chính là tấm graphene.

Cải thiện bằng học máy

Hơn nữa, nhóm nhà nghiên cứu phát triển thuật toán nhận dạng những loại khí dựa trên việc trích xuất đặc điểm động. Họ sử dụng thuật toán học máy phân loại các loại khí khác nhau dựa trên đặc điểm của chúng một cách chính xác. Điều này cho phép cảm biến và nhận dạng theo thời gian thực, ngay cả khi không đạt đến trạng thái ổn định trong phản hồi cảm biến. Cảm biến đạt được phản hồi cao kỷ lục là 15,23% đối với nồng độ formaldehyde 1 phần triệu và giới hạn phát hiện cực thấp là 8,02 phần tỷ.

Tác giả đầu tiên Zhuo Chen ở Đại học Cambridge cho biết trong một thông cáo báo chí: “Bằng cách sử dụng những vật liệu có độ xốp cao làm yếu tố cảm biến, chúng tôi đang mở ra những cách hoàn toàn mới để phát hiện các vật liệu nguy hiểm trong môi trường của chúng ta” .

Diên San (Tổng hợp)

Các tin khác

Lỗ hổng trong quản lý dữ liệu quan trắc môi trường

Lỗ hổng trong quản lý dữ liệu quan trắc môi trường

Hệ thống quan trắc môi trường tự động là trụ cột quan trọng của quản trị môi trường, cung cấp dữ liệu phục vụ giám sát và bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Tuy nhiên liên tiếp thời gian qua, nhiều vụ việc dữ liệu quan trắc môi trường bị can thiệp, thao túng, không chỉ đặt ra trách nhiệm của các bộ, ngành, cá nhân có liên quan, mà còn đặt ra câu hỏi về doanh nghiệp được hưởng lợi, cơ chế quản lý dữ liệu và khả năng truy đến cùng chuỗi hành vi nếu có sự móc nối giữa các bên.

Đừng để hình ảnh "đại ca" trở thành hình mẫu cho người trẻ

Đừng để hình ảnh "đại ca" trở thành hình mẫu cho người trẻ

Từng hai lần lĩnh án tù, Nguyễn Văn Dũng tiếp tục xuất hiện trong các phim ngắn với vai “đại ca” giang hồ. Trong vụ án liên quan kênh YouTube “Đời TV”, lời khai của những người tham gia cho thấy Dũng được mời đóng phim vì có lượng người theo dõi, có thể giúp kênh tăng lượt xem.

Công an TP Đồng Nai: Bình yên từ thế trận lòng dân

Công an TP Đồng Nai: Bình yên từ thế trận lòng dân

Là một trong những nơi tập trung nhiều khu, cụm công nghiệp ở phía Nam, thu hút hàng triệu người từ khắp nơi đổ về làm công nhân và lao động tự do nên TP Đồng Nai luôn là địa bàn mà các đối tượng tội phạm, đặc biệt là trộm cắp, cướp giật chọn làm nơi gây án. Đối tượng mà chúng nhắm đến thường là công nhân. Không để tình trạng này tiếp diễn, Ban Giám đốc Công an TP Đồng Nai đã chỉ đạo Phòng Cảnh sát hình sự và Công an các xã, phường tăng cường nắm tình hình địa bàn, phối hợp tuần tra khép kín để kịp thời đấu tranh, triệt phá.

Côn trùng gắn công nghệ của tương lai

Côn trùng gắn công nghệ của tương lai

Công ty khởi nghiệp của Đức SWARM Biotactics chế tạo côn trùng lai máy móc phục vụ mục đích quốc phòng - nhưng đây không phải là lần đầu tiên các nhà khoa học gắn camera lên những loài côn trùng. Các nhà nghiên cứu điều khiển côn trùng bằng cách gửi xung điện đến râu của chúng, khuyến khích gián di chuyển. Nếu thành công, các đàn robot này có thể được sử dụng cho nhiều nhiệm vụ như trinh sát hoặc tìm kiếm cứu nạn.

Ngăn chặn UAV gây mất an toàn bay

Ngăn chặn UAV gây mất an toàn bay

Thời gian vừa qua, trong khu vực cấm, hạn chế bay ở sân bay Tân Sơn Nhất, TP Hồ Chí Minh liên tục xuất hiện UAV hoạt động. Tình trạng này không những gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến an toàn của những chuyến bay ở cả hai chiều cất, hạ cánh; mà còn khiến nhiều chuyến bay phải tạm dừng nhiều giờ liền, nhiều chuyến phải hạ cánh gấp hoặc di chuyển đến sân bay khác để dừng chờ; gây thiệt hại hàng chục, thậm chí hàng trăm tỷ đồng cho nhiều loại chi phí.

Vì sao “Mái nhà thế giới” trở thành nguồn cơn thảm họa?

Vì sao “Mái nhà thế giới” trở thành nguồn cơn thảm họa?

Một khối băng và đá trên dãy Langtang bất ngờ sụp xuống, kéo theo lũ bùn đá tràn qua biên giới Trung Quốc và Nepal, phá hủy cửa khẩu, đường sá, nhà máy điện và nhiều khu dân cư. Nhưng Rasuwa không chỉ là câu chuyện về một thiên tai dữ dội, nó cảnh báo một thực tế rất đáng lo ngại. Himalaya,“mái nhà thế giới” và nguồn nước của phần lớn châu Á, đang biến đổi nhanh trong khi hạ tầng và các hành lang kết nối ngày càng tiến sâu vào những vùng núi dễ tổn thương. Khi băng, đá, nước và địa hình cùng mất ổn định, một biến cố trên sườn núi có thể nhanh chóng trở thành khủng hoảng xuyên biên giới.

Màn giăng bẫy khách hàng vào Spa đã bị triệt phá như thế nào?

Màn giăng bẫy khách hàng vào Spa đã bị triệt phá như thế nào?

Cơ quan CSĐT Công an tỉnh Bắc Ninh đã khởi tố vụ án, khởi tố bị can đối với 5 đối tượng vì có hành vi lừa dối khách hàng. Các đối tượng trên là chủ cơ sở, “bác sĩ”, “khách hàng” của Spa Sigma và Spa “Royal Luxury” ở tỉnh Bắc Ninh với những thủ đoạn lừa dối khách hàng hết sức bài bản, tinh vi.

Thiếu tướng Trịnh Xuân Thu luôn hướng về quê hương bằng những việc làm ý nghĩa để tri ân Mẹ Việt Nam anh hùng và các anh hùng, liệt sĩ.

Công an tỉnh Thanh Hóa phát huy truyền thống anh hùng

Trong cuộc kháng chiến chống Mỹ, cứu nước, Thanh Hóa là một trong những địa bàn trọng điểm bị không quân, hải quân Mỹ đánh phá ác liệt. Hàm Rồng, Nam Ngạn, Phà Ghép, Đò Lèn, Đồi Nhơm... trở thành những “tọa độ lửa” trên tuyến chi viện chiến lược. Mỗi cây cầu, bến phà, cung đường nơi đây đều ghi dấu những trận đánh khốc liệt và sự hy sinh của quân, dân Thanh Hóa để giữ vững mạch giao thông ra tiền tuyến.

“Tế Điên” và lời hứa hoàn lương dang dở

“Tế Điên” và lời hứa hoàn lương dang dở

Bỏ học từ lớp 4, lang thang ở ga Nam Định rồi trượt dài từ trộm cắp, cướp tài sản đến ma túy, Nguyễn Văn Thùy dành hơn 20 năm cuộc đời để... đi tù. Khi trở về, những tưởng đã "rẽ lối" thành công sang lĩnh vực truyền thông với hình ảnh “Tế Điên” trên mạng xã hội, kể chuyện tù tội và khuyên giới trẻ hoàn lương, nhưng, như một diễn viên quen "ăn đèn" sân khấu, “Tế Điên" một lần nữa vướng vòng lao lý cũng chính bởi những phát ngôn thiếu kiểm soát của mình.

Về "khẩu súng gây đau tim" của CIA

Về "khẩu súng gây đau tim" của CIA

Mỹ đã tham gia công ước cấm vũ khí sinh học, nhưng Cục Tình báo Trung ương Mỹ (CIA) lại bí mật phát triển một loại vũ khí ám sát bí mật: "khẩu súng gây đau tim". Sự thật khí tài này vừa được tạp chí trực tuyến Cơ khí phổ thông (PMC) Mỹ lật lại trong số ra trung tuần tháng 8/2026.

8 công nghệ hoạt động như… “phép thuật”

8 công nghệ hoạt động như… “phép thuật”

Một số công nghệ đột phá vẫn mang lại cảm giác như thể chúng được hiện thực hóa từ truyện hư cấu, ngay cả khi chúng đã xuất hiện được một thời gian. Đó là bởi vì chúng ta học cách áp dụng chúng vào cuộc sống hàng ngày thông qua các ứng dụng và thiết bị mà chúng hỗ trợ, nhưng chúng ta lại không bao giờ dành thời gian để tìm hiểu điều gì làm cho những công nghệ này hoạt động.

AI và cuộc chiến giành quyền viết luật chơi

AI và cuộc chiến giành quyền viết luật chơi

Bên dưới bề nổi của cuộc thương chiến vi chip bán dẫn đang nổi bật trên các trang báo quốc tế là một cuộc chiến ngầm khốc liệt hơn gấp bội: Cuộc đua áp đặt thể chế, giành quyền định đoạt trật tự số toàn cầu. Xem ra, quyền lực đích thực của kỷ nguyên mới không nằm ở chỗ ai làm ra con chip nhanh nhất, mà thuộc về kẻ quyết định AI được phép vận hành theo những quy tắc nào.

Chiều 6/8, việc công an xuất hiện tại nhà Bùi Xuân Huấn đã thu hút nhiều người quay phim, phát trực tiếp qua mạng xã hội

Một thập niên nổi tiếng nhờ thị phi

Không có chuyên môn, nghề nghiệp nổi bật làm bệ phóng, Bùi Xuân Huấn, tức Huấn “Hoa Hồng” vẫn xây dựng được sức ảnh hưởng lớn trên mạng xã hội bằng những màn khoe tiền, phát ngôn gây sốc và các bài giảng về “đạo lý”. Từ một hiện tượng mạng mang màu sắc “giang hồ”, Huấn từng bước thương mại hóa sự nổi tiếng, tham gia kinh doanh, bán hàng trực tuyến và làm từ thiện. Tuy nhiên, hành trình ấy cũng liên tục đi kèm tranh cãi, những lần bị xử phạt và gần đây nhất là việc cơ quan điều tra có mặt tại nơi ở của người này.

Thư cảm ơn của tỉnh ủy lai châu tới công ty TNHH KF FAN của ông Trần Đình Tiệp sau khi ông gửi 1,1 tỉ đồng ủng hộ đồng bào khó khăn

Khánh Sky và kết cục được báo trước

Từ một vụ tranh cãi về hoạt động từ thiện, câu chuyện nhanh chóng leo thang thành những màn livestream chửi bới, kéo đến tận nơi đối chất, rồi kết thúc bằng việc cơ quan công an vào cuộc. Đằng sau vụ việc Khánh Sky là một hiện tượng đáng báo động hơn: Nhiều gã “giang hồ mạng” hiện nay đang kiếm cơm bằng những drama gây tranh cãi và vướng vào pháp luật như là kết cục đương nhiên.

Trung tá Nguyễn Ngọc Tiến cùng đồng nghiệp nghiên cứu kịch bản trước khi quay phim

Người kể chuyện pháp luật bằng những thước phim triệu view

Đoạn clip ghi lại hình ảnh một trung tá CSGT phụ vợ bán nước mía sau giờ làm việc bất ngờ thu hút hàng triệu lượt xem, giúp nhiều người biết đến Trung tá Nguyễn Ngọc Tiến, cán bộ Phòng CSGT Công an TP Hà Nội. Phía sau khoảnh khắc đời thường ấy là một hành trình hơn 20 năm bền bỉ đứng giữa những ngã tư Thủ đô, chứng kiến biết bao mất mát vì tai nạn giao thông, thế nên, cách mà anh Tiến tuyên truyền pháp luật bằng những clip sống động khiến người dân, đặc biệt là các bạn trẻ vô cùng thích thú. Mọi người gọi anh là "Trung tá triệu view".

Những phát minh đi trước thời đại

Những phát minh đi trước thời đại

Giám sát động đất, động cơ hơi nước, phẫu thuật và vật liệu tiên tiến... Một hành trình khám phá những phát minh cổ đại đi trước thời đại.

Vũ khí Hàn Quốc đang xâm lấn thị trường châu Âu

Vũ khí Hàn Quốc đang xâm lấn thị trường châu Âu

Cuộc xung đột tại Ukraine kéo dài đã đẩy các quốc gia thành viên châu Âu của NATO vào một cuộc chạy đua vũ trang quy mô lớn chưa từng có kể từ sau Chiến tranh Lạnh. Trong bối cảnh các tập đoàn công nghiệp quốc phòng nội địa phương Tây bị quá tải và Mỹ có dấu hiệu muốn giảm bớt vai trò đầu tàu dẫn dắt phòng thủ cựu lục địa, một hiện tượng địa chính trị kỳ lạ đã xuất hiện: dòng vũ khí từ cường quốc công nghiệp Đông Bắc Á - Hàn Quốc - đang ồ ạt đổ bộ về phía Tây.