CETAL |PCE Projects (PN-III-P4-IDPCE) | PCE_93/2021

Discriminarea pe baza de unde acustice a sorbtiei de gaze in ZnO in condiții ambientale variabile / Acoustic wave based discrimination of ZnO gases sorbtion in variable ambiental conditions

Acronim:

ZnO-Sorbtion

 

Abstract - RO:

ZnO este un material semiconductor de tip n (3.2 eV) cu o bună stabilitate chimică. În funcție de condițiile ambientale, unele gaze înconjurătoare pot fi absorbite sau adsorbite de material modificându-i proprietățile. Deoarece studiile asupra influenței parametrilor independenți nu sunt întotdeauna relevante pentru comportamentul materialului sub influențe combinate, prezentul proiect propune o investigare corelată a sorbției de amestecuri de diferite gaze și în condiții de mediu variabile. Un senzor cu unde acustice de suprafață (SAW) cu geometrie controlată zonei active și a morfologiilor nanostructurilor de ZnO este utilizat in monitorizarea procesului de absorbție și adsorbție a diferitelor gaze. Simulările (LAMPS) vor fi utilizate pentru modelarea proceselor de sorbție a gazelor și a influenței condițiilor ambientale dar și a influențelor încrucișate în cazul amestecurilor de gaze. Discriminarea efectivă între sorbția specifică a fiecărui gaz în cazul condițiilor complexe (dar altfel reale!) de amestecuri de gaze și condiții ambientale variabile se va face prin procesarea cu algoritmi de tip 'Machine Learning' a analizei Furier a răspunsului în timp real a senzorilor SAW la aceste condiții. În timp ce detectarea discriminativă a gazelor este o aplicare implicita a acestor studii, se așteaptă realizarea de progrese semificative în înțelegerea proceselor de absorbție și adsorbție în raport cu condițiile ambientale cât și cu alți contaminanți.

 

Abstract EN:

 

ZnO is a n-type semiconductor material (3.2 eV) with a good chemical stability. Depending on the ambient conditions, some surrounding gases could be absorbed or adsorbed by the material changing its properties. While existing independent parameter influence studies are sometimes not relevant for the material behavior under combined influences, the present project propose a correlated investigation of the sorption of different gases and mixtures under different ambient condition. A surface acoustic waves (SAW) sensor with controlled active area geometries of ZnO nanostructures zones and morphologies is proposed to be used for monitoring the absorption and adsorption process of different gases. Computer simulations (LAMPS) will be used for modeling the gases sorption processes and understanding the influence of ambient condition for different nanostructure morphology as well as cross influences in the case of gas mixtures. Effective discrimination between different gases sorption in the complex (but otherwise real !) case of gas mixtures and variable ambient conditions will relay on machine learning (Deep Learning) data processing of Furier frequency analysis of SAW sensors real-time response in such conditions. While discriminative gas sensing is an intrinsic application of these studies more fundamental advances in understanding absorption/absorption processes in relation  with ambient conditions and other contaminants are expected to be achieved.

 

Data incepere:

04/01/2021

Data finalizare:

31/12/2023 

Rezultate::

Patente: 

N.Ionut, C.Viespe, D.Miu, A.Marcu „Procedeu pentru detectia în timp real a gazelor bazat pe analiza Fourier", A00295/21-10.2020

Premii:

Silver medal for "Procedure for the Detection of Gases in Real Time Based on Fourier Analysis", by N.Ionut, C.Viespe, D.Miu, A.Marcu at EUROINVENT European Exhibition of Creativity and Inovation, 20-22 May, 2021, Iasi, Romania

Conferinte:

1) Aurelian Marcu, Razvan Mihalcea, Cosmin Samoil, Emil Slushanschi, Viorel Chihaia, Ionut Nicolae and Cristian Viespe, "ZnO Nanostructures in SAW Sensing", MRS Spring Virtual Meeting 2021, 18-23 April, San Francisco, USA,

2) Aurelian Marcu, Cristian Viespe, Ionut Nicolae, Cosmin Samoila, Emil Slusanschi, Andreea Neacsu, Viorel Chihaia, "ZnO based SAW hydrogen sensors", ACS-Fall 2021, 22-26 August, Atlanta, USA

3) Ionut Nicolae, Razvan Mihalcea, Bogdan Calin, Cristian Viespe and Aurelian Marcu, "Hydrogen Detection and Discrimination using ZnO Nanostructures", MRS-Fall 2021, 29-Nov – 2 Dec, Boston, Massachusets, USA

4) Ionut Nicolae, Razvan Mihalcea, Mihai Serbanescu, Cristian Viespe and Aurelian Marcu, "Hydrogen isotopes discrimination with SAW sensors", SNAIA 2021, 7-10 December, Paris, France

5) C. Samoil, V.Chihaia, Razvan Mihalcea, Ionut Nicolae, M.Serbanescu, E. Slushanschi, Cristian Viespe and Aurelian Marcu, "Hydrogen sorbtion in ZnO nanostructures", SNAIA 2021, 7-10 December, Paris, France