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Cantilever Array for Chemical Sensing: Development of a Moisture-Independent Sensor with Possible Application in Explosive Detection

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1 – Introduction Self-Assembled Monolayers (SAM), physically and chemically induced nanoscale motion can be detected with high sensitivity and specificity. This thesis is focused on cantilevers functionalized with self-assembled monolayers and used for gas sensing. As regards the cantilever sensing modes, only experiments concerning the static bending due to surface stress change are reported. If we consider the title of the thesis, Cantilever Array for Chemical Sensing: develop- ment of a moisture-independent sensor with possible application in explosive detection, it has been explained, at this point, the role played by cantilevers as sensing platform. We can deepen now the concept of chemical sensing and in particular gas sensing. Chemical sensing spans a very board area and it includes detecting the presence or absence of any one of the myriad chemical species. In the current work, chemical sensing is used in the context of gas detection. Detection of gases and other volatile compounds finds important applications in the areas of environment and air quality monitoring, food processing industries, healthcare and in threat evaluation [4]. The last application comprises military and homeland security, which includes the de- tection of explosive materials, biowarfare agents, and chemical warfare agents. Recent events have made bio-chemical warfare agents detection technology become more impor- tant than ever before to homeland security. It is reported here an effective sentence, found in an IEEE paper [5], which help us in understanding why this field of research is driven by considerable public money and private funding in the United States. Terrorists have a huge economic advantage over law enforcement because it is, many times, more expensive to detect terrorist threats than it is to deploy ter- rorist threats. For example, a crude explosive device can destroy an airplane in flight. On the other hand, even though sensitive detection of individual threats may be currently possible, such techniques/sensor systems are bulky, expen- sive, and require time-consuming procedures and constant operator attention. [...] Therefore an urgent need exists for the development of inexpensive, highly selective, and extremely sensitive sensors to help combat terrorism. If such sensors can be made miniature, they could be deployed in virtually any situ- ation. Silicon-based microelectromechanical sensors represent an ideal sensor platform for combating terrorism because these miniature sensors are inexpen- sive and can be deployed almost anywhere. From this quote, it is clear that sensor portability is an important factor which is desirable in many applications, e.g. land-mine detection, subways, airports. In all these situations, it proved to be much more simple to bring the instrument to the sample rather than the sample to the instrument. Even if portability is a big issue in chemical sensing, trying to address also the require- ment of selectivity is an harder task for researchers. Current chemical sensor technology is limited in terms of selectivity [6, 7, 8, 9]. In order to create a reliable chemical sensor, it is necessary to minimize the occurrence of false positives, particularly when detecting a tar- get molecule against a background of various interfering agents. Modern sensor coatings 2
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Cantilever Array for Chemical Sensing: Development of a Moisture-Independent Sensor with Possible Application in Explosive Detection

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Informazioni tesi

  Autore: Stefano Fissolo
  Tipo: Laurea liv.II (specialistica)
  Anno: 2007-08
  Università: Politecnico di Torino
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria elettronica
  Relatore: Fabrizio Pirri
  Lingua: Inglese
  Num. pagine: 104

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cantilever
chemical sensing
sensor coating material

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