System detekcji gazów z wykorzystaniem materiałów dwuwymiarowych
Efektywna detekcja niskich stężeń gazów może znaleźć zastosowanie w monitorowaniu środowiskowym, ocenie świeżości produktów spożywczych, wykrywaniu materiałów wybuchowych czy diagnostyce medycznej. By wykrywalność była skuteczna potrzebne są niezwykle czułe czujniki. Katarzyna Drozdowska, absolwentka Szkoły Doktorskiej bada niskowymiarowe materiały, które są odpowiednie do ich budowy.

Niskowymiarowe materiały i struktury posiadają niezwykle atrakcyjne właściwości dla produkcji czujników oraz wydajnej detekcji śladowych ilości substancji analitycznych. Duży stosunek powierzchni do objętości oraz zwiększona aktywność powierzchniowa struktur dwuwymiarowych oferują lepszą detekcję na poziomie cząsteczkowym. W celu zwiększenia czułości, powierzchnia materiału może zostać oświetlona żeby uzyskać efekt optoelektryczny (zwiększenie fotoprądu i transferu ładunku podczas adsorpcji molekularnej) oraz efekt fotokatalityczny (kiedy promieniowanie ultrafioletowe posiada energię wystarczającą do aktywacji procesów powierzchniowych).
Z kolei selektywność, która jest kolejną ważną cechą wydajnego czujnika może zostać poprawiona albo poprzez modyfikacje materiałowe na etapie wytwarzania albo poprzez wykorzystanie odpowiedniej metodologii w pomiarach i analizie danych. Zrozumienie mechanizmów stojących za detekcją gazów przez różne materiały niskowymiarowe oraz porównanie ich działania jest kluczowe do optymalizacji procesu wytwarzania warstw gazoczułych.
– W mojej rozprawie przedstawiłam badania dotyczące detekcji gazów, wspomaganej promieniowaniem widzialnym lub UV, gdzie wykorzystywane są niskowymiarowe struktury, takie jak grafen czy chalkogenki metali, które występują w postaci dwuwymiarowej. – tłumaczy naukowczyni. – Pokazałam możliwości wykorzystania różnych struktur dwuwymiarowych jako warstw gazoczułych w urządzeniach elektrycznych o różnych konfiguracjach. Porównanie właściwości gazoczułych kilku badanych materiałów stanowi krok w kierunku optymalizacji systemów detekcji, jak również zrozumienia mechanizmów w skali mikroskopowej, które wpływają na procesy obserwowane w skali makro.
Katarzyna Drozdowska rozprawę pt. „System detekcji gazów z wykorzystaniem materiałów dwuwymiarowych” napisała pod kierunkiem prof. Janusza Smulko. Recenzentami pracy są prof. Andrzej Dziedzic z Uniwersytetu Rzeszowskiego, prof. Katarzyna Zakrzewska z Akademii Górniczo-Hutniczej, prof. Monika Kwoka z Politechniki Śląskiej.
Doktorat przygotowywała biorąc jednocześnie udział jako stypendystka w projekcie OPUS. Jest także kierownikiem projektu NCN PRELUDIUM 22 "Czujnik gazów wspomagany światłem wykorzystujący grafen i nanostruktury metaliczne z efektem rezonansu plazmonowego".
W swoim dorobku naukowym ma już 16 recenzowanych publikacji jako współautorka, w tym 9 ściśle związanych z przedmiotem badań w pracy doktorskiej oraz 4 artykuły konferencyjne.
Naukowczyni pracuje obecnie na stanowisku asystenta na Wydziale Elektroniki Telekomunikacji i Informatyki, w katedrze Metrologii i Optoelektroniki. Materiały 2D używane w czujnikach to nadal bardzo szeroki temat do badań, które Katarzyna Drozdowska zamierza kontynuować na Politechnice Gdańskiej. W najbliższej przyszłości planuje także prowadzenie prac badawczych w ramach programu post-doc.
Komentarze