19 results on '"nanostructured zinc oxide"'
Search Results
2. Synthesis and Surface Modification of Nanostructured F-Doped ZnO: Toward a Transducer for Label-Free Optical Biosensing.
- Author
-
Chianese, Giovanna, Terracciano, Monica, Moretta, Rosalba, Cappiello, Paolo, Vitiello, Giuseppe, Aronne, Antonio, Schiattarella, Chiara, De Stefano, Luca, and Rea, Ilaria
- Subjects
OPTICAL transducers ,FOURIER transform infrared spectroscopy techniques ,ZINC oxide synthesis ,ZINC oxide - Abstract
In this work, the surface of nanostructured fluorine-doped ZnO (nZnO·F) is functionalized with protein A (PrA), and used as a model biomolecule. The chemical procedure is characterized by several analytical techniques such as Fourier Transform Infrared Spectroscopy, water contact angle analysis, and fluorescence microscopy. The surface modification of nZnO·F by binding increasing concentrations of PrA is also investigated by two label-free optical techniques, i.e., the spectroscopic reflectometry and the steady-state photoluminescence. The results are compared with those obtained using undoped nZnO substrates in order to highlight the better performances of nZnO·F due to the fluorine doping. The results of this study pave the way for the design and realization of a ZnO-based nanostructured platform for label-free optical sensing. [ABSTRACT FROM AUTHOR]
- Published
- 2019
- Full Text
- View/download PDF
3. Antibacterial β-Glucan/Zinc Oxide Nanocomposite Films for Wound Healing
- Author
-
Paolo Pino, Giorgia Pellegrino, Silvia Ronchetti, Chiara Mollea, Francesca Bosco, and Barbara Onida
- Subjects
Antibacterial bionanocomposites ,Beta-glucans ,Nanostructured zinc oxide ,Wound healing ,Biomedical Engineering ,Bioengineering - Abstract
Advanced antimicrobial biomaterials for wound healing applications are an active field of research for their potential in addressing severe and infected wounds and overcoming the threat of antimicrobial resistance. Beta-glucans have been used in the preparation of these materials for their bioactive properties, but very little progress has been made so far in producing biomedical devices entirely made of beta-glucans and in their integration with effective antimicrobial agents. In this work, a simple and eco-friendly method is used to produce flexible beta-glucan/nanostructured zinc oxide films, using glucans derived from the yeast Saccharomyces cerevisiae. The properties of the films are characterized through scanning electron microscopy, energy-dispersive X-ray spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, X-ray diffraction, infrared and UV–visible spectroscopy, thermogravimetric analysis, differential scanning calorimetry, and water absorption tests. Finally, the antibacterial properties of the nanostructured zinc oxide and of the composite films are assessed against Staphylococcus epidermidis and Escherichia coli, showing a marked effectiveness against the former. Overall, this study demonstrates how a novel bionanocomposite can be obtained towards the development of advanced wound healing devices.
- Published
- 2023
4. Enhancing the performance of nanostructured ZnO as an anode material for lithium-ion batteries by polydopamine-derived carbon coating and confined crystallization.
- Author
-
Xiao, Liang, Li, Erwei, Yi, Jingyu, Meng, Wen, Wang, Shiyao, Deng, Bohua, and Liu, Jinping
- Subjects
- *
ZINC oxide , *NANOCOMPOSITE materials , *LITHIUM-ion batteries , *DOPAMINE , *CRYSTALLIZATION - Abstract
Transition metal oxides (TMOs) generally suffer severe capacity degradation as the potential anode materials for lithium-ion batteries, since the large volume changes of TMO anodes during conversion reactions result in the collapse of electrode structures. Fabricating specific nanostructures of TMOs has been demonstrated as a successful approach to partially solve this issue. Besides the concern of capacity retention, our previous work has demonstrated that the specific capacities of TMOs can be improved by enhancing their degrees of crystallinity. Therefore, the TMO nanostructures with high degrees of crystallinity are highly desired to achieve both high specific capacity and good capacity retention. However, the high crystallinity and desired nanostructure are usually contradictory in nanofabrication since the thermal treatment will lead to the collapse of a nanostructure. To overcome the obstacle, herein, the polydopamine coating followed by a thermal treatment in nitrogen is first introduced as a confined crystallization strategy to enhance the degree of crystallinity and simultaneously maintain the nanostructure of ZnO microspheres. Electrochemical performance tests demonstrate that the appropriate coating thickness and heat treatment can enhance the specific capacity from 288.0 mAh g −1 of pristine ZnO to 527.0 mAh g −1 of carbon coated ZnO after 100 cycles. The present work provides a good opportunity to develop TMO anodes with high capacities and superior cycling performances by the polydopamine-derived carbon coating and confined crystallization. [ABSTRACT FROM AUTHOR]
- Published
- 2018
- Full Text
- View/download PDF
5. Síntesis de óxido de zinc nanoestrucurado y su efecto en la germinación de semillas de maíz (Zea mays)
- Author
-
Martinez, Claudia, Quirino García, Arelis, Salazar, Ricardo, Maldonado Astudillo, Yanik Ixchel, Martinez, Claudia, Quirino García, Arelis, Salazar, Ricardo, and Maldonado Astudillo, Yanik Ixchel
- Abstract
Zinc oxide (ZnO) is an environmentally friendly metal oxide, which can be synthesized by various methods, from which microwave-assisted heating stands out. The objective of the present work was to synthesize and characterize the ZnO nanostructures by the microwave-assisted heating method and apply them to maize germination. Two NaOH concentrations and two reaction times were compared. It was found that the reaction kinetics of ZnO depends on the NaOH concentra-tion and the reaction time. A band gap between 3.01 and 3.13 eV was obtained. The morphology was prismatic hexagons and the sizes of ZnO had a strong reaction time dependence. In the seed germination process, an improvement was observed in the parameters studied concerning the control sample: root length, coleoptile length, coleoptile diameter, and vigor index, as well as a considerable presence of root hairs without modifying the chemical composition of the seeds. Therefore, the present work provides important information on the synthesis process of ZnO nanostructures and its application to seed germination to avoid the use of toxic chemical agents., El óxido de zinc (ZnO) es un óxido metálico amigable con el ambiente; puede sintetizarse por diversos métodos, entre los cuales destaca el calentamiento asistido por microondas. El objetivo de la presente investigación fue sintetizar y caracterizar las nanoestructuras de ZnO por el método de calentamiento asistido por microondas y aplicarlas en la germinación de maíz. Luego de comparar dos concentraciones de NaOH y dos tiempos de reacción, se encontró que la cinética de reacción de ZnO depende de la concentración de NaOH y del tiempo de reacción. Se obtuvo una banda prohibida entre 3.01 y 3.13 eV. La morfología fue de hexágonos prismáticos y los tamaños de ZnO tuvieron una fuerte dependencia del tiempo de reacción. En el proceso de germinación de semillas, se observó una mejoría en los parámetros estudiados con referencia a la muestra control: longitud de raíz, longitud de coleóptilo, diámetro de coleóptilo e índice de vigor, así como presencia considerable de pelos radiculares sin modificar la composición química de las semillas. Por lo tanto, el presente artículo aporta información importante en el proceso de síntesis de nanoestructuras de ZnO y su aplicación en la germinación de semillas para evitar el uso de agentes químicos tóxicos.
- Published
- 2022
6. Synthesis and Surface Modification of Nanostructured F-Doped ZnO: Toward a Transducer for Label-Free Optical Biosensing
- Author
-
Giovanna Chianese, Monica Terracciano, Rosalba Moretta, Paolo Cappiello, Giuseppe Vitiello, Antonio Aronne, Chiara Schiattarella, Luca De Stefano, and Ilaria Rea
- Subjects
nanostructured zinc oxide ,hydrothermal synthesis ,bioconjugation ,photoluminescence ,Technology ,Engineering (General). Civil engineering (General) ,TA1-2040 ,Biology (General) ,QH301-705.5 ,Physics ,QC1-999 ,Chemistry ,QD1-999 - Abstract
In this work, the surface of nanostructured fluorine-doped ZnO (nZnO·F) is functionalized with protein A (PrA), and used as a model biomolecule. The chemical procedure is characterized by several analytical techniques such as Fourier Transform Infrared Spectroscopy, water contact angle analysis, and fluorescence microscopy. The surface modification of nZnO·F by binding increasing concentrations of PrA is also investigated by two label-free optical techniques, i.e., the spectroscopic reflectometry and the steady-state photoluminescence. The results are compared with those obtained using undoped nZnO substrates in order to highlight the better performances of nZnO·F due to the fluorine doping. The results of this study pave the way for the design and realization of a ZnO-based nanostructured platform for label-free optical sensing.
- Published
- 2019
- Full Text
- View/download PDF
7. Effects of structural patterns and degree of crystallinity on the performance of nanostructured ZnO as anode material for lithium-ion batteries.
- Author
-
Xiao, Liang, Mei, Daidi, Cao, Minglei, Qu, Deyu, and Deng, Bohua
- Subjects
- *
LITHIUM-ion batteries , *CRYSTAL structure , *CRYSTALLIZATION , *ZINC oxide , *ANODES , *NANOSTRUCTURED materials - Abstract
The effects of structural patterns and degree of crystallinity on the electrochemical performance of ZnO were systematically studied using a controllable synthesis. The microspheres assembled with distorted nanosheets, hexagonal nanorods and radial assembly of nanorods of ZnO were successfully prepared by the hydrothermal reaction of zinc nitrate, hexamethylenetetramine and different amount of trisodium citrate. ZnO microspheres were calcinated at different temperatures (300, 600 and 900 °C) to increase their degree of crystallization. Constant current charge and discharge measurements show that the capacity retention of the microspheres and radial assembled nanorods are higher than that of hexagonal nanorods. This may be due to their inner spacing of specific structure patterns that can accommodate and restrain the volume changes during cycling. Additionally, the capacity of ZnO microspheres can be improved by short-time calcinations at 600 or 900 °C for their crystallization. The studies of differential capacity versus potential plots indicate that the enhanced degree of crystallization facilitates the alloying and dealloying of the reduction products of ZnO. Therefore, both large specific capacity and good capacity retention can be expected with highly crystallized specific nanostructures of ZnO with the sufficient inner spacing. The ZnO microspheres calcinated at 600 °C show the best performance with a specific capacity of 1328.2 mA h g −1 for the first cycle and 662.8 mA h g −1 for the 50th cycle at 0.1 C with an operating potential of 0.05–3.00 V. [ABSTRACT FROM AUTHOR]
- Published
- 2015
- Full Text
- View/download PDF
8. Surface deposition of Ag and Au nano-isles on ZnO thin films yields enhanced photoelectrochemical splitting of water.
- Author
-
Kumari, Babita, Sharma, Shailja, Satsangi, Vibha, Dass, Sahab, and Shrivastav, Rohit
- Subjects
- *
OXYGEN-evolving complex (Photosynthesis) , *PHOTOELECTROCHEMICAL etching , *ZINC oxide films , *SILVER , *ELECTROFORMING - Abstract
Nanostructured zinc oxide thin films, prepared by sol-gel, were subjected to surface loading of silver/gold nano-isles by controlled electrodeposition, using aqueous solutions (10 M) of silver nitrate and chloroauric acid as precursor. The deposition potentials were, respectively, −400 and −200 mV for silver and gold depositions, as the deposition time varied from 5 to 60 s. Pristine samples (i.e., samples with no deposition of metal nano-isles) were also obtained for comparison. X-ray diffractometry indicated dominant evolution of wurtzite zinc oxide phase, with a possible diffusion of silver/gold into zinc oxide lattice. However, changes in the band gap energy were insignificant. Atomic force microscopic and scanning electron microscopic analyses revealed the surface topography and morphology. Energy-dispersive X-ray analysis confirmed the elemental stoichiometry and existence of silver and gold nanoparticles in films. Samples exhibited significant gain in photoelectrochemical water splitting current, which is largely attributable to the facilitative role played by silver/gold nano-isles in the separation and transport of photogenerated charge-carriers. [ABSTRACT FROM AUTHOR]
- Published
- 2015
- Full Text
- View/download PDF
9. Мобільний сенсор ацетону
- Author
-
Сусла, Дмитро Олександрович and Сусла, Дмитро Олександрович
- Abstract
Метою роботи є розробка мобільних сенсорів ацетону на основі оксиду металів для їх подальшого використання при розробці приладів для моніторингу стану здоров’я. У роботі були використані наступні методи дослідження: вимірювання чутливості зразків сенсорів від товщини плівки та температури віджигу; зняття залежностей чутливості, селективності та межі виявлення від робочої температури; вивчення морфології зразків сенсорів за допомогою рентгенівської дифрактометрії та польової емісійної скануючої електронної мікроскопії. Наукова новизна полягає у кореляції чутливості та межі виявлення зразків сенсорів з морфологією поверхні та робочою температурою. Практичне значення одержаних результатів – розробка сенсорів ацетону з певною чутливістю, селективністю та межею виявлення в залежності від морфології поверхні та робочої температури. Було розроблено сенсор ацетону на основі наноструктурованих тонких плівок оксиду цинку, визначено його чутливість при різних температурах в результаті яких оптимальна робоча температура датчика склала близько 400 °C. Значення чутливості газового сенсора ZnO становило більше 26,5% при 1000 ч/млн , 65% при 500 ч/млн і 5% при 300 ч/млн ацетону. Можливі майбутні напрямки розвитку заключаються у розробці мультисенсорних систем датчиків ЛОС для впровадження їх у бездротових інтелектуальних системах для моніторнгу стану здоров’я населення., The aim of this work is to develop mobile sensors for acetone based on metal oxide for their subsequent use in the development of devices for monitoring health status. The following research methods were used in the work: - measurement of the sensitivity of sensor samples on the film thickness and annealing temperature; - removal of dependences of sensitivity, selectivity and detection limits on the operating temperature; - study of the morphology of sensor samples using X-ray diffractometry and field emission scanning electron microscopy. Scientific novelty lies in the correlation of the sensitivity and detection limit of sensor samples with surface morphology and operating temperature. The practical significance of the results obtained is the development of acetone sensors with a certain sensitivity, selectivity and detection limit depending on the surface morphology and operating temperature. An acetone sensor was developed on the basis of nanostructured thin zinc oxide films, its sensitivity was determined at various temperatures, as a result of which the optimal operating temperature of the sensor was about 400 ° C. The sensitivity value of the ZnO gas sensor was more than 26.5% at 1000 ppm, 65% at 500 ppm and 5% at 300 ppm acetone. Possible future directions of development are the development of multisensor VOC sensor systems for implementation in wireless intelligent systems for monitoring the health of the population.
- Published
- 2020
10. Sol-gel derived nano zinc oxide for the reduction of zinc oxide level in natural rubber compounds.
- Author
-
Roy, Kumarjyoti, Alam, Md., Mandal, Swapan, and Debnath, Subhas
- Abstract
Zinc oxide (ZnO) nanoparticles are synthesized by polymeric sol-gel method and characterized by X-ray diffraction, field-emission scanning electron microscopy. The cure characteristics, mechanical properties and thermal behaviour of natural rubber (NR) systems containing nano ZnO are investigated and compared to those of NR with micro-sized (conventional) ZnO. The NR vulcanizate with 0.5 phr (parts per hundred parts of rubber) sol-gel derived nano ZnO shows improvement in the curing and mechanical properties in comparison to the NR vulcanizate with 5 phr conventional ZnO. Thermogravimetric analysis reveals that nano ZnO impose better thermal stability than conventional ZnO in the NR vulcanizates. Thus, nano ZnO not only acts as a curing activator but also nano filler to improve the resulting properties of the NR vulcanizates. More essentially nano ZnO leads to the reduction of ZnO level in the NR compounds. Therefore, sol-gel derived nano ZnO diminishes the pollution of aquatic environment due to higher amount of conventional ZnO in rubber compounds. [ABSTRACT FROM AUTHOR]
- Published
- 2014
- Full Text
- View/download PDF
11. Synthesis and Surface Modification of Nanostructured F-Doped ZnO: Toward a Transducer for Label-Free Optical Biosensing
- Author
-
Ilaria Rea, Paolo Cappiello, Giovanna Chianese, Monica Terracciano, Antonio Aronne, Giuseppe Vitiello, Luca De Stefano, Rosalba Moretta, Chiara Schiattarella, Chianese, G., Terracciano, M., Moretta, R., Cappiello, P., Vitiello, G., Aronne, A., Schiattarella, C., De Stefano, L., and Rea, I.
- Subjects
Photoluminescence ,Materials science ,bioconjugation ,02 engineering and technology ,010402 general chemistry ,01 natural sciences ,lcsh:Technology ,Hydrothermal synthesi ,Contact angle ,lcsh:Chemistry ,General Materials Science ,Fourier transform infrared spectroscopy ,Reflectometry ,Instrumentation ,lcsh:QH301-705.5 ,Fluid Flow and Transfer Processes ,chemistry.chemical_classification ,business.industry ,lcsh:T ,Process Chemistry and Technology ,Biomolecule ,Doping ,General Engineering ,021001 nanoscience & nanotechnology ,lcsh:QC1-999 ,0104 chemical sciences ,Computer Science Applications ,hydrothermal synthesis ,chemistry ,lcsh:Biology (General) ,lcsh:QD1-999 ,lcsh:TA1-2040 ,Optoelectronics ,Surface modification ,photoluminescence ,0210 nano-technology ,business ,lcsh:Engineering (General). Civil engineering (General) ,Biosensor ,nanostructured zinc oxide ,lcsh:Physics - Abstract
In this work, the surface of nanostructured fluorine-doped ZnO (nZnO·, F) is functionalized with protein A (PrA), and used as a model biomolecule. The chemical procedure is characterized by several analytical techniques such as Fourier Transform Infrared Spectroscopy, water contact angle analysis, and fluorescence microscopy. The surface modification of nZnO·, F by binding increasing concentrations of PrA is also investigated by two label-free optical techniques, i.e., the spectroscopic reflectometry and the steady-state photoluminescence. The results are compared with those obtained using undoped nZnO substrates in order to highlight the better performances of nZnO·, F due to the fluorine doping. The results of this study pave the way for the design and realization of a ZnO-based nanostructured platform for label-free optical sensing.
- Published
- 2019
12. Impact of Hibiscus extract on the structural and activity of sonochemically fabricated ZnO nanoparticles.
- Author
-
Taha, Kamal K., Modwi, A., Elamin, M.R., Arasheed, Rasheed, AL-Fahad, Ahmed J., Albutairi, Ibrahim, Arasheed, Haza'a, Alfaify, Muhamad, Anojaidi, Khalid, Algethami, Faisal K., and Bagabas, A.
- Subjects
- *
ZINC oxide synthesis , *HIBISCUS , *X-ray photoelectron spectroscopy , *METHYLENE blue , *SUSTAINABLE chemistry , *PLANT extracts - Abstract
• A green chemistry route in combination with ultrasonic power had been adopted to prepare ZnO nanoparticles without and with Hibiscus extract. • After characterization, the impact of the extract addition revealed size and bandgap reduction along with surface area increase. • The improved photocatalytic performance of the nanoparticles has been tested and proved using the Methylene Blue organic dye. • The radical scavenger study indicated a significant role of superoxide radicals in the photodegradation of MB. In the present work, a green chemistry route for synthesizing zinc oxide (ZnO) nanostructures using Hibiscus extract as a stabilizing and a reducing agent under ultrasonic energy. The ZnO nanostructures obtained without (ZnO) and with Hibiscus extract (ZnO-H) were characterized to explore the effect of the plant extract on ZnO structure, morphology, and photocatalytic activity. The X-ray diffraction (XRD) data showed a reduction in ZnO crystallite size from 40 to 31 upon treatment with the Hibiscus extract. In addition, thinner ZnO nanorods were formed due to the use of the extract, as perceived from the scanning electron microscopic (SEM) analysis. The N 2 physisorption data revealed that surface area and porosity increased with Hibiscus extract treatment, where the S BET increased from 4.0–10.0 m2. g−1, while the pore size and pore volume increased from 0.021 to 0.06 cm3. g−1 and 12.5–18.2 nm, respectively. The X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) confirmed the formation of ZnO with minor shift in the binding energies as an effect of using the extract. As a consequence of band gap narrowing, surface area and porosity increase, the ZnO-H nanostructures exhibited better photocatalytic degradation performance for the methylene blue (MB) dye. The high efficiency for MB degradation was reflected by the higher photodegradation percentage and greater pseudo-first-order kinetics rate constant. The radical scavenger study revealed that superoxide radicals played a major role in the photodegradation of MB, especially over ZnO-H. The inexpensive, simple, eco-friendly approach of the previously described protocol for "one-pot" synthesis and alteration of ZnO characteristics could be expanded to fabricate other kinds of nanoparticles and to extend their utility in different areas of nanotechnology. [ABSTRACT FROM AUTHOR]
- Published
- 2020
- Full Text
- View/download PDF
13. Сенсори на акустичних хвилях на основі наноструктурованого оксиду цинку
- Author
-
Національний технічний університет України 'Київський політехнічний інститут', електроніки, and мікроелектроніки
- Subjects
наноструктурований оксид цинку ,acoustic wave sensors ,UV sensors ,технология низкотемпературного синтеза ,сенсори ультрафіолетового випромінювання ,сенсоры на акустических волнах ,534.18(043.3) [621.3.049.77] ,534.18(043.3) [621.38-022.532] ,low-temperature synthesis technology ,технологія низькотемпературного синтезу ,сенсоры ультрафиолетового излучения ,сенсори на акустичних хвилях ,Nanostructured zinc oxide ,mass sensitivity ,наноструктурированный оксид цинка ,массовая чувствительность ,масова чутливість - Abstract
Дисертація присвячена розробленню фізико-технологічних засад створення та дослідженню чутливості сенсорів на акустичних хвилях на основі наноструктурованого оксиду цинку. Проведено моделювання п’єзоелектричних властивостей наноструктурованого шару ZnO та показано можливість підвищення ефективності перетворення енергії та зменшення товщини активного шару у порівнянні з полікристалічним. Проведено аналіз чутливості сенсорів на ОАХ та ПАХ з наноструктурованим шаром різноманітної морфології та підтверджено значне покращення чутливості сенсорів до масового навантаження як результат використання наноструктурованого шару за рахунок збільшення площі поверхні чутливого елемента. Встановлено закономірності між параметрами синтезу та структурними властивостями ZnO у формі нанострижнів на підкладках різних типів, що дозволило удосконалити технологію синтезу, досягнути стабільності та повторюваності результатів формування матеріалу. Продемонстровано можливість застосування технології низькотемпературного синтезу наноструктурованого ZnO у поєднанні з класичними мікроелектронними технологіями для виготовлення пристроїв електроніки. Розроблено та досліджено високочутливі макетні зразки сенсорів УФ випромінювання на основі резонатора на ПАХ на підкладці 128°YX – LiNbO3 з аподизованими ЗШП та RMSC і чутливим шаром на основі наноструктурованого ZnO та ZnO:Al. За допомогою методу вимірювання за зсувом частоти резонатора досягнуто більший у порівнянні з існуючими аналогами зсув частоти (138±1,9 кГц) при меншій інтенсивності випромінювання (46 мкВт/см2) з довжиною хвилі 365±3 нм. Запропоновано метод зменшення до 45 с часу відновлення сенсора на основі наноструктурованого ZnO та ZnO:Al шляхом обробки плазмою газового розряду поверхні сенсора. The dissertation is devoted to the development of physical and technological bases of design and study of the sensitivity of the acoustic wave sensors based on nanostructured zinc oxide. The simulation of the piezoelectric properties of nanostructured ZnO layer was carried out in the multilayered structure by the solving of electrostatics equation by the finite element method. It was shown that the simultaneous increase in the length, the distance between rods and the diameter reduction of nanostructured ZnO in the shape of nanorods had increased the energy-conversion efficiency and reduced the thickness of the active layer as compared with polycrystalline ZnO. The sensitivity of the sensors based on thin-film bulk resonators and surface acoustic wave sensors in the structure of delay line with nanostructured layers with different morphologies, sensitive to the mass and electrical load, were analyzed. It was confirmed a significant improvement in the mass sensor sensitivity of both types of sensors resulting from the application of nanostructured layer due to the increasing of the sensitive element’s surface area. The relationships between the parameters of synthesis (such as solution components, concentration, process time, temperature and post-growth treatment) and structural properties of nanostructured ZnO and Al-doped ZnO in the shape of nanorods on conductive, single-crystal and amorphous substrates were established. The synthesis technology of nanostructured ZnO was improved on the basis of the defined mechanisms. Stability and repeatability of the material formation at the certain process parameters were achieved, in particular on singlecrystal piezoelectric substrates of 128°YX – LiNbO3 and metal films, that allowed the formation of sensing elements on the top electrode of thin-film bulk resonators and surface acoustic wave sensor substrate between the interdigital transducers. The possibility of the application of the improved low-temperature synthesis technology of nanostructured ZnO in combination with conventional microelectronic technology for electronic devices manufacturing, in particular multilayer structures for energy conversion and harvesting and sensitive areas for acoustic wave sensors, including the sensing elements modified with other materials for gas analyzers, was shown. The high-sensitive prototypes of UV radiation sensors based on SAW resonator on the substrate of 128°YX–LiNbO3 with apodized interdigital transducers and reversing multistrip coupler and the sensitive layer based on nanostructured ZnO and ZnO:Al were developed and investigated. The major, as compared with existing sensors, frequency shift of 138±1,9 kHz at a lower radiation power of 46 mW/cm2 with a wavelength of 365±3 nm for the SAW sensor with nanostructured ZnO sensing layer was obtained by the method for measuring of resonator frequency shift. The frequency shift of 110±2,1 kHz at the same parameters of radiation was obtained for the SAW sensor with nanostructured ZnO:Al sensing layer. A method of reducing the recovery time of the sensors based on nanostructured ZnO and ZnO:Al up to 45 s after UV exposure by application of the gas discharge plasma on sensor surface was introduced to provide the fast discharge. The method avoids the sample heating and the defects formation. The results of the research were applied during implementation of the research and development activities including international co-operation of Research Institute of Applied Electronics, National Technical University of Ukraine “Kyiv Polytechnic Institute”. Диссертация посвящена разработке физико-технологических основ создания и исследованию чувствительности сенсоров на акустических волнах на основе наноструктурированного оксида цинка. Проведено моделирование пьезоэлектрических свойств наноструктури- рованного слоя ZnO и показана возможность повышения эффективности преобразования энергии и уменьшения толщины активного слоя по сравнению с поликристаллическим. Проведен анализ чувствительности сенсоров на ОАВ и ПАВ с наноструктурированным слоем различной морфологии и подтверждено значительное улучшение чувствительности сенсоров к массовой нагрузке в результате использования наноструктурированного слоя за счет увеличения площади поверхности чувствительного элемента. Установлены закономерности между параметрами синтеза и структурными свойствами ZnO в форме наностержней на подложках разных типов, что позволило усовершенствовать технологию синтеза, достигнуть стабильности и повторяемости результатов формирования материала. Продемонстрирована возможность применения технологии низкотемпературного синтеза наноструктурированного ZnO в сочетании с классическими микроэлектронными технологиями для изготовления устройств электроники. Разработаны и исследованы высокочувствительные макетные образцы сенсоров УФ излучения на основе резонатора на ПАВ на подложке 128°YX–LiNbO3 с аподизоваными ВШП и RMSC и чувствительным слоем на основе наноструктурированного ZnO и ZnO:Al. С помощью метода измерения по сдвигу частоты резонатора достигнут больший по сравнению с существующими аналогами сдвиг частоты (138±1,9 кГц) при меньшей интенсивности излучения (46 мкВт/см2) с длиной волны 365±3 нм. Предложен метод уменьшения до 45 с времени восстановления сенсора на основе наноструктурированного ZnO и ZnO:Al путем обработки плазмой газового разряда поверхности сенсора.
- Published
- 2016
14. A Novel Sensor for VOCs Using Nanostructured ZnO and MEMS Technologies
- Author
-
H. J. Pandya, Sudhir Chandra, and A. L. Vyas
- Subjects
MEMS ,VOC sensor ,Nanostructured Zinc oxide ,lcsh:Technology (General) ,lcsh:T1-995 ,Zinc oxide films - Abstract
A sensor for detection of vapors of volatile organic compounds (VOCs) incorporating nanostructured zinc oxide film and silicon micromachining is reported. One of the key features of the sensor is the use of nanostructured ZnO material which has been synthesized using a novel low cost process. Considerable reduction in the operating temperature of the sensor has been achieved due to the use of nanostructured ZnO material as compared to a sensor having ZnO thin film as the sensing layer. The sensor is formed on a micromachined silicon platform thereby reducing the heat loss. This resulted in reduction in power consumption. The sensor has been tested for a variety of VOCs such as: ethanol, iso-propyl alcohol and acetone. The maximum sensitivity of sensor was observed for ethanol vapors.
- Published
- 2012
15. Сенсори на акустичних хвилях на основі наноструктурованого оксиду цинку
- Author
-
Ульянова, Вероніка Олександрівна and Ульянова, Вероніка Олександрівна
- Abstract
Дисертація присвячена розробленню фізико-технологічних засад створення та дослідженню чутливості сенсорів на акустичних хвилях на основі наноструктурованого оксиду цинку. Проведено моделювання п’єзоелектричних властивостей наноструктурованого шару ZnO та показано можливість підвищення ефективності перетворення енергії та зменшення товщини активного шару у порівнянні з полікристалічним. Проведено аналіз чутливості сенсорів на ОАХ та ПАХ з наноструктурованим шаром різноманітної морфології та підтверджено значне покращення чутливості сенсорів до масового навантаження як результат використання наноструктурованого шару за рахунок збільшення площі поверхні чутливого елемента. Встановлено закономірності між параметрами синтезу та структурними властивостями ZnO у формі нанострижнів на підкладках різних типів, що дозволило удосконалити технологію синтезу, досягнути стабільності та повторюваності результатів формування матеріалу. Продемонстровано можливість застосування технології низькотемпературного синтезу наноструктурованого ZnO у поєднанні з класичними мікроелектронними технологіями для виготовлення пристроїв електроніки. Розроблено та досліджено високочутливі макетні зразки сенсорів УФ випромінювання на основі резонатора на ПАХ на підкладці 128°YX – LiNbO3 з аподизованими ЗШП та RMSC і чутливим шаром на основі наноструктурованого ZnO та ZnO:Al. За допомогою методу вимірювання за зсувом частоти резонатора досягнуто більший у порівнянні з існуючими аналогами зсув частоти (138±1,9 кГц) при меншій інтенсивності випромінювання (46 мкВт/см2) з довжиною хвилі 365±3 нм. Запропоновано метод зменшення до 45 с часу відновлення сенсора на основі наноструктурованого ZnO та ZnO:Al шляхом обробки плазмою газового розряду поверхні сенсора.
- Published
- 2016
16. Influência da razão molar combustível/oxidante na microestrutura de óxido de zinco obtido por síntese de combustão em solução
- Author
-
Ana Paula Garcia, Carlos Perez Bergmann, Waleska Campos Guaglianoni, and Tania Maria Basegio
- Subjects
Síntese de combustão em solução ,lcsh:T55.4-60.8 ,lcsh:Technology (General) ,Óxido de zinco ,Nanostructured zinc oxide ,lcsh:T1-995 ,lcsh:Industrial engineering. Management engineering ,Combustion synthesis in solution ,Microstructure ,Nanoestruturado ,sistemas e processos ,Microestrutura ,Combustão - Abstract
Óxido de zinco (ZnO) nanoestruturado foi obtido por síntese de combustão em solução (SCS) utilizando nitrato de zinco como oxidante e ureia como combustível. O material foi caracterizado por difração de raios X (DRX); método Branauer, Emmet e Teller (BET); análises termogravimétricas (ATG) e termo diferencial (ATD) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A influência de diferentes razões molares combustível/oxidante na microestrutura do ZnO foi investigada. As amostras com maior razão molar apresentaram menor tamanho de cristalito e maior área superficial. As imagens de MEV mostraram placas irregulares e placas finas com pontas alongadas que se assemelham a flores. Nanostructured zinc oxide (ZnO) was obtained by combustion synthesis in solution (CSS) using zinc nitrate as oxidant and urea as fuel. The material was characterized by X-ray diffraction (XRD), Branauer, Emmet and Teller method (BET), thermal gravimetry (TGA) and thermal differential (DTA) analysis, and scanning electron microscopy (SEM). The influence of different fuel/oxidant molar ratios on the microstructure of ZnO was investigated. The ZnO powders produced using the highest molar ratio presented the lowest crystallite size and the highest surface area. The SEM images showed irregular plates and thin plates with elongated ends that resemble flowers.
- Published
- 2015
17. Combined system of energy conversion based on nanostructured materials
- Author
-
Якименко, Ю. I., Ulianova, V., Bogdan, O., Orlov, A., Yakimenko, Yu., Pashkevich, G., and Zazerin, A.
- Subjects
п’єзоелектричний перетворювач ,наноструктурований оксид цинку ,пьезоэлектрический преобразователь ,piezoelectric transducer ,наноструктурированный оксид цинка ,комбинированные преобразователи энергии ,combined energy transducers ,комбіновані перетворювачі енергії ,nanostructured zinc oxide ,620.93, 620.91 - Abstract
Розроблено конструкцію комбінованої системи перетворення енергії сонячного випромінювання та енергії механічних коливань на основі наноструктурованого оксиду цинку. Представлено експериментальні результати створення комірки перетворення енергії механічних коливань та тестування. Показано, що розроблена комірка на основі наноструктурованого оксиду цинку може бути успішно використана для створення системи перетворення енергії з широкими потенційними можливостями застосування у системах енергоживлення та управління. The combined system of solar radiation and mechanical vibrations energy conversion based on nanostructured zinc oxide was developed. Experimental results of mechanical vibrations energy conversion cell design and testing were performed. It was shown that the developed cell based on nanostructured zinc oxide can be successfully applied for energy conversion system development with a wide range of applications in the power systems and management. Разработана конструкция комбинированной системы преобразования энергии солнечного излучения и энергии механических колебаний на основе наноструктурированного оксида цинка. Представлены экспериментальные результаты создания ячейки преобразования энергии механических колебаний и тестирования. Показано, что разработанная ячейка на основе наноструктурированного оксида цинка может быть успешно использована для создания системы преобразования энергии с широкими возможностями применения в системах энергопитания и управления.
- Published
- 2015
18. COMBINED SYSTEM OF ENERGY CONVERSION BASED ON NANOSTRUCTURED MATERIALS
- Author
-
Ulianova, Veronika Oleksandrivna; Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Bohdan, Oleksandr Volodymyrovych; Науково-дослідний інститут прикладної електроніки, Orlov, Anatolii Tymofiiovych; Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Yakymenko, Yurii Ivanovych; Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Pashkevych, Hennadii Andriiovych; Науково-дослідний інститут прикладної електроніки, Zazerin, Andrii Ihorovych; Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Ulianova, Veronika Oleksandrivna; Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Bohdan, Oleksandr Volodymyrovych; Науково-дослідний інститут прикладної електроніки, Orlov, Anatolii Tymofiiovych; Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Yakymenko, Yurii Ivanovych; Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Pashkevych, Hennadii Andriiovych; Науково-дослідний інститут прикладної електроніки, and Zazerin, Andrii Ihorovych; Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»
- Abstract
The combined system of solar radiation and mechanical vibrations energy conversion based on nanostructured zinc oxide was developed. Experimental results of mechanical vibrations energy conversion cell design and testing were performed. It was shown that the developed cell based on nanostructured zinc oxide can be successfully applied for energy conversion system development with a wide range of applications in the power systems and management. Ref. 8, Fig. 2., Розроблено конструкцію комбінованої системи перетворення енергії сонячного випромінювання та енергії механічних коливань на основі наноструктурованого оксиду цинку. Представлено експериментальні результати створення комірки перетворення енергії механічних коливань та тестування. Показано, що розроблена комірка на основі наноструктурованого оксиду цинку може бути успішно використана для створення системи перетворення енергії з широкими потенційними можливостями застосування у системах енергоживлення та управління. Бібл. 8, рис. 2.
- Published
- 2015
19. Preparação e caracterização de óxido de zinco nanoestruturado
- Author
-
Zanatta, Camilla dos Santos [UNESP], Universidade Estadual Paulista (Unesp), and Santos, Dayse Iara dos [UNESP]
- Subjects
Óxido de zinco nanoestruturado ,Eletrodo- Baterias de lítio ,Nanostructured zinc oxide ,Método Poliol ,Ciência dos materiais ,Electrode - Lithium-ion battery ,Polyol method ,Tecnologia de materiais - Abstract
Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-07-31Bitstream added on 2014-06-13T18:09:34Z : No. of bitstreams: 1 zanatta_cs_me_bauru.pdf: 2567546 bytes, checksum: b92343b4c48fcdf306ed6a95bf902804 (MD5) Materiais nanoestruturados vêm sendo amplamente estudados pela comunidade científica, devido às suas propriedades únicas obtidas com o controle da síntese dos materiais. Por meio do controle experimental, esses materiais podem ser utilizados em numerosas áreas, tais como na eletrônica e na fotônica. Dentre os vários métodos químicos, o processo poliol vem sendo utilizado devido à fácil obtenção de nanopartículas de óxidos e metais na sua forma elementar. O presente trabalho teve como objetivo a síntese do óxido de zinco nanoestruturado por meio do método poliol. Diferentes precursores metálicos, tais como acetato de zinco dihidratado, nitrato de zinco hexahidratado, sulfato de zinco monohidratado e cloreto de zinco anidro e diferentes tempos de permanência da síntese foram utilizados para verificar possíveis interferências dos ânions precursores na síntese e na morfologia do óxido de zinco quando obtido. Os materiais obtidos das sínteses foram caracterizados por difração de raios X (DRX), análises térmicas (TG/DTA), medidas de adsorção de gás nitrogênio, microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de varredura de alta resolução (MEV-FEG) e cronopotenciometria. Por meio destas técnias mostrou-se a viabilidade da obtenção do óxido de zinco nanoestruturado dd maneira direta a partir do acetato de zinco, através de refluxo em etilenoglicol por 2, 4 e 8 horas seguido de lavagem e centrifugação. A menor nanoestrutura encontrada apresentou partículas com dimensão de aproximadamente 25 nm e formato poliédrico, as quais foram observadas pelo FEG. A técnica de cronopotenciometria, representada por meio das curvas de carga/descarga mostraram que a utilização do compósito contendo o óxido de zinco sintetizado apresenta melhores resultados quando comparados ao uso... Nanostructered materials have been extensively studied by the scientific community due to their unique properties obtained by controlled synthesis of materials. By means of the control of parameters, this new materials can be used in a number of applications in electronic and photonic technology. Among the several methods to obtain nanoparticles or nanostructured materials, the polyol method has been applied because it shows easy procedures to produce nanostructured oxides and elemental metals. The aim of this work is the synthesis of nanostructured zinc oxide, one of the most multifunctional oxides, by the polyol method. Different precursors salts like zinc acetate dihydrate, zinc nitrate hexahydrate, zinc sulfate monohydrate and zinc chloride anhydrate, as well as several times of reflux, were used to investigate the influence of the precursos anions on the synthesis and on the morphology of the crystals of zinc oxide whenever produced. The obtained powders were characterized by X-ray diffraction (DRX), thermal analyses (TG/DTA), and measurements of 'N IND. 2' gas adsorption, scanning electronic and field emission microscopy (MEV and FEG) and chronopotentiometry. These techniques showed the possibility of producing nanostructured zinc oxide in direct way from the reflux in etylenglycol for 2, 4 and 8 hours, followed by washing and centrifugation. The smallest nanostructure observed by FEG presented around 25 nm polyhedral particles. The chronopotentiometry, present charge/discharge curves showing better results for the electrode made of polimer composite containing ZnO nanoparticles than the obtaining results for the oxide alone. The best results showed reversibility of the lithium-ion cell upon 20 cycles, applying 3 μΑ electric current and showing a charge potential up to 4.2 V.
- Published
- 2009
Catalog
Discovery Service for Jio Institute Digital Library
For full access to our library's resources, please sign in.