Nanomaterial karbon telah mendapat perhatian yang hebat sejak beberapa tahun yang lalu kerana cirinya yang unik seperti nisbah permukaan-kepada-isipadu yang tinggi, kadar transportasi elektron yang baik, kekuatan mekanikal yang tinggi, dan sifat konduktifnya yang kuat (Seekaew et al., 2014). Karbon juga sangat sensitif pada suhu bilik dan mempunyai keadaan bahan responsif yang minimum, membolehkan para penyelidik menghasilkan sensor gas yang berkuasa rendah dan murah (Mittal & Kumar, 2014). Tambahan pula, hasil penyelidikan dalam bidang nanoteknologi baru-baru ini mendapati bahawa nanomaterial karbon mempunyai potensi yang sangat besar untuk menggantikan sensor gas yang menggunakan bahan oksida logam.

Teknologi sensor gas adalah sangat penting pada hari ini untuk mengesan gas toksik yang terdapat di atmosfera kita. Secara umumnya, nanomaterial karbon berfungsi seperti semikonduktor jenis p dengan membawa cas yang berbentuk seperti lubang. Oleh itu, apabila sensor gas yang menggunakan bahan karbon ini didedahkan ke suatu kawasan dengan kepekatan gas toksik yang sangat tinggi (gas penurun), lubang di jalur valens telah kehabisan dan seterusnya mengakibatkan peningkatan ketahanan peranti (Seekaew et al., 2014).

Perkara ini berlaku kerana  yang terperangkap di permukaan filem karbon sebelum terdedah kepada gas toksik telah bertindak balas dengan gas penurun dan kesannya, elektron dilepaskan ke karbon. Elektron yang berada di dalam jalur konduksi telah bergabung semula dengan lubang yang terdapat di jalur valens menyebabkan pengurangan kepekatan pembawa cas dan rintangan yang tinggi (Seekaew et al., 2014). Perubahan dalam rintangan bergantung kepada kadar penyerapan dan nyahpenyerapan molekul gas toksik ke dalam filem karbon selain jenis gas sasar. Jenis gas sasar boleh terbahagi sama ada gas penurun ataupun gas pengoksida. Pengubahsuaian struktur nanomaterial karbon dengan menambah kumpulan berfungsi dapat meningkatkan kereaktifan dan kepekaan bahan karbon tersebut untuk menyerap gas sasar dengan lebih cepat. Kumpulan berfungsi yang paling kerap digunakan termasuklah karboksil, hidroksil, karbonil dan amino (Mittal & Kumar, 2014).

Rujukan:

1. Mittal M., & Kumar A. (2014). Carbon Nanotube (CNT) Gas Sensors for Emissions from Fossil Fuel Burning, Sensors and Actuators B: Chemical. Retrieved from http://dx.doi.org/10.1016/j.snb.2014.05.080
2. Seekaew, Y., Lokavee, S., Phokharatkul, D., Wisitsoraat, A., Kerdcharoen, T., & Wongchoosuk, C. (2014). Low-cost and flexible printed graphene–PEDOT:PSS gas sensor for ammonia detection. Organic Electronics, 15(11), 2971–2981. Retrieved from https://doi.org/10.1016/j.orgel.2014.08.044

Oleh: Farihah Abd Rahman, Pelajar Intern, Laboratori Peranti Fungsian, Institut Teknologi Maju (ITMA), UPM.

Untuk maklumat lanjut boleh menghubungi:

Dr. Intan Helina Hasan
Pegawai Penyelidik
Laboratori Peranti Fungsian (FDL)
Institut Teknologi Maju, UPM
i_helina@upm.edu.my

Tarikh Input: 08/10/2021 | Kemaskini: 10/08/2023 | roslina_ar