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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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2 – Fundamentals of Chemical Detection • Electrical sensors including those with metal oxide and organic semiconductors as well as electrolytic conductivity sensors. • Mass sensitive sensors, i.e. piezoelectric devices and those based on surface acoustic waves. • Magnetic sensors (mainly for oxygen) based on paramagnetic gas properties. • Thermometric sensors based on the measurement of the heat effect of a specific chemical reaction or adsorption which involves the analyte. • Surface stress sensors. • Other sensors, mainly based on emission or adsorption of radiation. 2.2.2 The Receptor The receptor function is fulfilled in many cases by a thin layer which is able to interact with analyte molecules, catalyse a reaction selectiveley, or partecipate in a chemical equilibrium together with the analyte. Receptor layers can respond selectively to particular substances or to a group of substances. The term molecular recognition is used to describe this behaviour. The interaction between the analyte and the sensor material can be reversible or irre- versible. In the first case the analyte molecules dissociate from the sensor material when the external concentration is removed, and overall they undergo no net change. Examples of this type include the adsorption of gases into polymer films and the interaction of gases with conducting polymers. In these cases the interaction between the sensor material and the analyte are determined by the intermolecular forces between the two and are the results of hydrogen bonding, dipole/dipole, dipole/induced dipole, dispersion, and hydrophobic interactions. These interactions are dependent on the shapes and charge distributions within the analyte molecules and the sensor material, and are similar to the interactions operative in the biological system between the odorants and the receptor proteins. In the irreversible case, the analyte undergoes a chemical reaction at the sensor surface catalyzed by the sensor material. Here the analyte is consumed in the sensing process, although the numbers of molecules reacting are often a small proportion of the total number within the sample. Chemical sensor materials can also be divided into three categories according to the type of receptor material used. First, there is a range of inorganic crystalline or polycrystalline materials which have been used as the chemically sensitive materials in gas sensors. These include semiconduc- tors, as in MOSFET structures, metal oxides, zeolite absorbent materials, and metallic catalysts. In general, these materials are robust and are often operated at elevated tem- peratures where they function as catalytic materials, in irreversible, or chemically reactive, sensors. Second, there is an increasing range of organic materials and polymers which are finding application in chemical sensors and gas sensors. These materials have the advantage of 8
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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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Parole chiave

cantilever
chemical sensing
sensor coating material

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