NevadaNano: MPS™ Gassensor – Mikroelektromechanische Systeme und MEMS-Sensoren

NevadaNano hat ein Jahrzehnt damit verbracht, mehrere, sich ergänzende chemische Sensoren auf einem einzigen Siliziumchip zu integrieren. Sie nennen dies das Molecular Property Spectrometer™ (MPS). Der MPS-Gassensor arbeitet zusammen, um eine Vielzahl thermodynamischer und elektrostatischer molekularer Eigenschaften der untersuchten Dämpfe, Flüssigkeiten und Partikel zu messen. In weniger als einer Sekunde erstellt der Chip einen großen, umfangreichen Datensatz mit chemischen Informationen. Anschließend identifiziert die benutzerdefinierte MPS-Software die Arten von Molekülen, die in einer unbekannten Probe vorhanden sind.

Der Chip ist ein Beispiel für ein mikroelektromechanisches System (MEMS), weil er die vielen Vorteile von MEMS nutzt. Dank seines robusten Industriedesigns driftet, zerfällt oder vergiftet der MPS nicht und erfordert während seiner Lebensdauer keine Wartung. Und mit seinen datenreichen Berichtsfunktionen teilt der MPS Ihnen sofort mit, ob ein Fehler vorliegt und warum.

Darüber hinaus können sich die Sensoren innerhalb von Millisekunden auf Hunderte von Grad Celsius erhitzen, eine Vielzahl von hochpräzisen thermischen Messungen durchführen und dann wieder auf Raumtemperatur abkühlen. Verschiedene Komponenten des Systems können Massen im Pikogrammbereich erkennen und die Temperatur mit einer Auflösung von 0,01 Grad messen. Es kann bei Temperaturen von -40°C bis 75°C und bei allen nicht kondensierenden Luftfeuchtigkeitsstufen betrieben werden.

Diese Fähigkeiten machen den MPS zu einer hochflexiblen Sensorlösung, die für eine breite Palette von Anwendungen attraktiv ist.

Der Chip enthält ein patentiertes Array von Mikro-Kantilever mit integrierten piezoelektrischen Sensorelementen, die für die elektrische Betätigung und die Messung der Resonanzfrequenz sorgen. Die Überwachung der Resonanz ist eine hochempfindliche Methode zur Messung sehr kleiner Mengen adsorbierter Analyten. Aufgrund der einzigartigen piezoelektrischen Konfiguration, die das MPS ermöglicht, kann eine Reihe von Sensoren kostengünstig und robust elektrisch überwacht werden. Die gängigere Alternative, eine optische Auslesung zu verwenden, ist zwar teurer, aber weniger robust.

Alle MPS-Sensoren haben eingebaute Widerstandsheizungen, so dass eine Reihe von thermischen Analysen (z. B. Differential Scanning Calorimetry) durchgeführt werden können. Dies ermöglicht auch die Reinigung jedes Sensors nach der Bearbeitung einer Probe. Falls erforderlich, ermöglichen diese Widerstände auch eine Temperatur- und Durchflusskompensation, um Sensorrauschen und -drift zu minimieren und die Empfindlichkeit weiter zu erhöhen.