Advanced Sensor and Detection Materials

The development of sensors at macroscopic or nanometric scales in solid, liquid, or gas phases, contact or noncontact configurations, has driven the research of sensor & detection materials and technology into high gear. The emphasis on detection techniques requires the use of spin crossover organic, inorganic and composite materials and methods that could be unique for sensors fabrication. The influence of length, composition and conformation structure of materials on their properties and the possibilities to adjust sensing properties by doping or adding the side-groups are the starting point of multifarious sensing. The role of inter-molecular interactions, polymer and ordered phases formation, as well as the behavior under pressure, magnetic and electric fields are also important facts for processing of ultra-sensing materials.

Advanced Sensor and Detection Materials highlights the key features that aid the design of new sensor and detection materials for a multitude of sensor and detection devices. The senior contributors write on the follow topics:

Construction of nanostructures
The role of the shape in the design of new nanoparticles
Advances in sensors’ nanotechnology
Molecularly imprinted polymer for enantioselective sensing devices
Ferrites for high frequency applications
Mesoporous Silica: Making “Sense” of Sensors
Porous TiO2-Au/Ag materials
Ferroelectronic glass-ceramics
NASICON: Synthesis, structure and electrical characterisation
Heavy clay products quality
Ionic liquids
Dendrimers and hyperbranched polymers
Theoretical investigation of superconducting state parameters
Microscopic polarization and thermal conductivity of binary Wurtzite nitrides
Experiments techniques and theoretical background to study materials

The book is written for readers from diverse backgrounds across chemistry, physics, materials science and engineering, medical science, pharmacy, biotechnology, and biomedical engineering. It offers a comprehensive view of cutting-edge research on advanced materials for sensor and detection technology and applications.
See Less
Table of Contents

Preface xv

Part 1: Principals and Prospective 1

1 Advances in Sensors? Nanotechnology 3
Ida Tiwari and Manorama Singh

1.1 Introduction 3

1.2 What is Nanotechnology? 4

1.3 Significance of Nanotechnology 5

1.4 Synthesis of Nanostructure 5

1.5 Advancements in Sensors’ Research Based on Nanotechnology 5

1.6 Use of Nanoparticles 7

1.7 Use of Nanowires and Nanotubes 8

1.8 Use of Porous Silicon 11

1.9 Use of Self-Assembled Nanostructures 12

1.10 Receptor-Ligand Nanoarrays 12

1.11 Characterization of Nanostructures and Nanomaterials 13

1.12 Commercialization Efforts 14

1.13 Future Perspectives 14

References 15

2 Construction of Nanostructures: A Basic Concept Synthesis and Their Applications 19
Rizwan Wahab, Farheen Khan, Nagendra K. Kaushik, Javed Musarrat and Abdulaziz A.Al-Khedhairy

2.1 Introduction 20

2.2 Formation of Zinc Oxide Quantum Dots (ZnO-QDs) and Their Applications 24

2.3 Needle-Shaped Zinc Oxide Nanostructures and Their Growth Mechanism 30

2.4 Flower-Shaped Zinc Oxide Nanostructures and Their Growth Mechanism 37

2.5 Construction of Mixed Shaped Zinc Oxide Nanostructures and Their Growth Mechanicsm 47

2.6 Summary and Future Directions 56

References 57

3 The Role of the Shape in the Design of New Nanoparticles 61
G. Mayeli Estrada-Villegas and Emilio Bucio

3.1 Introduction 62

3.2 The Importance of Shape as Nanocarries 63

3.3 Influence of Shape on Biological Process 65

3.4 Different Shapes of Polymeric Nanoparticles 67

3.5 Different Shapes of Non-Polymeric Nanoparticles 71

3.6 Different Shapes of Polymeric Nanoparticles: Examples 74

3.7 Another Type of Nanoparticles 76

Acknowledgments 80

References 80

4 Molecularly Imprinted Polymer as Advanced Material for Development of Enantioselective Sensing Devices 87
Mahavir Prasad Tiwari and Bhim Bali Prasad

4.1 Introduction 88

4.2 Molecularly Imprinted Chiral Polymers 90

4.3 MIP-Based Chiral Sensing Devices 91

4.4 Conclusion 105

References 105

5 Role of Microwave Sintering in the Preparation of Ferrites for High Frequency Applications 111
S. Bharadwaj and S.R. Murthy

5.1 Microwaves in General 112

5.2 Microwave-Material Interactions 114

5.3 Microwave Sintering 115

5.4 Microwave Equipment 118

5.5 Kitchen Microwave Oven Basic Principle 122

5.6 Microwave Sintering of Ferrites 126

5.7 Microwave Sintering of Garnets 137

5.8 Microwave Sintering of Nanocomposites 138

References 140

Part 2: New Materials and Methods 147

6 Mesoporous Silica: Making “Sense” of Sensors 149
Surender Duhan and Vijay K. Tomer

6.1 Introduction to Sensors 150

6.2 Fundamentals of Humidity Sensors 153

6.3 Types of Humidity Sensors 154

6.4 Humidity Sensing Materials 156

6.5 Issues with Traditional Materials in Sensing Technology 158

6.6 Introduction to Mesoporous Silica 159

6.7 M41S Materials 160

6.8 SBA Materials 162

6.9 Structure of SBA-15 164

6.10 Structure Directing Agents of SBA-15 165

6.11 Factors Affecting Structural Properties and Morphology of SBA-15 169

6.12 Modification of Mesoporous Silica 174

6.13 Characterization Techniques for Mesoporous Materials 177

6.14 Humidity Sensing of SBA-15 184

6.15 Extended Family of Mesoporous Silica 185

6.16 Other Applications of SBA-15 188

6.17 Conclusion 190

References 191

7 Towards Improving the Functionalities of Porous TiO2-Au/Ag Based Materials 193
Monica Baia, Virginia Danciu, Zsolt Pap and Lucian Baia

7.1 Porous Nanostructures Based on Tio2 and Au/Ag Nanoparticles for Environmental Applications 194

7.2 Morphological Particularities of the TiO2-based Aerogels 199

7.3 Designing the TiO2 Porous Nano-architectures for Multiple Applications 201

7.4 Evaluating the Photocatalytic Performances of the TiO2-Au/Ag Porous Nanocomposites for Destroying Water Chemical Pollutants 208

7.5 Testing the Effectiveness of the TiO2-Au/Ag Porous Nanocomposites for Sensing Water Chemical Pollutants by SERS 210

7.6 In-depth Investigations of the Most Efficient Multifunctional TiO2-Au/Ag Porous Nanocomposites 216

7.7 Conclusions 221

Acknowledgments 223

References 223

8 Ferroelectric Glass-Ceramics 229
Viswanathan Kumar

8.1 Introduction 230

8.2 (Ba1-xSrx)TiO3 [BST] Glass-Ceramics 232

8.3 Glass-Ceramic System (1-y) BST: y (B2O3: x SiO2) 234

8.4 Glass-Ceramic System (1-y) BST: y (BaO: Al2O3: 2SiO2) 245

8.5 Comparision of the Two BST Glass-Ceramic Systems 254

8.6 Pb(ZrxTi1-x)TiO3[PZT] Glass-Ceramics 256

References 263

9 NASICON: Synthesis, Structure and Electrical Characterization 265
Umaru Ahmadu

9.1 Introduction 265

9.2 Theretical Survey of Superionic Conduction 268

9.3 NASICON Synthesis 271

9.4 NASICON Structure and Properties 273

9.5 Characterization Techniques 278

9.6 Experimental Results 291

9.7 Problems, Applications, and Prospects 299

9.8 Conclusion 300

Acknowledgments 300

References 300

10 Ionic Liquids 309
Arnab De, Manika Dewan and Subho Mozumdar

10.1 Ionic Liquids: What Are They? 309

10.2 Historical Background 310

10.3 Classification of Ionic Liquids 311

10.4 Properties of Ionic Liquids, Physical and Chemical 314

10.5 Synthesis Methods of Ionic Liquids 323

10.6 Characterization of Ionic Liquids 329

10.7 Major Applications of ILs 330

10.8 ILs in Organic Transformations 331

10.9 ILs for Synthesis and Stabilization of Metal Nanoparticles 339

10.10 Challenges with Ionic Liquids 344

References 346

11 Dendrimers and Hyperbranched Polymers 369
Jyotishmoy Borah and Niranjan Karak

11.1 Introduction 369

11.2 Synthesis of Dendritic Polymers 372

11.3 Characterization 385

11.4 Properties 391

11.5 Applications 398

11.6 Conclusion 403

References 404

Part 3: Advanced Structures and Properties 413

12 Theoretical Investigation of Superconducting State Parameters of Bulk Metallic Glasses 415
Aditya M. Vora

12.1 Introduction 415

12.2 Computational Methodology 417

12.3 Results and Discussion 421

12.4 Conclusions 434

References 434

13 Macroscopic Polarization and Thermal Conductivity of Binary Wurtzite Nitrides 439
Bijaya Kumar Sahoo

13.1 Introduction 440

13.2 The Macroscopic Polarization 441

13.3 Effective Elastic Constant, C44 442

13.4 Group Velocity of Phonons 443

13.5 Phonon Scattering Rates 444

13.6 Thermal Conductivity of InN 445

13.7 Summary 449

References 450

14 Experimental and Theoretical Background to Study Materials 453
Arnab De, Manika Dewan and Subho Mozumdar

14.1 Quasi-Elastic Light Scattering (Photon Correlation Spectroscopy) 453

14.2 Transmission Electron Microscopy (TEM) 456

14.3 Scanning Electron Microscopy [2] 457

14.4 X-ray Diffraction (XRD) 459

14.5 UV-visible Spectroscopy 461

14.6 FT-IR Spectroscopy 462

14.7 NMR Spectroscopy 463

14.8 Mass Spectrometry 464

14.9 Vibrating Sample Magnetometer 465

References 466

15 Graphene and Its Nanocomposites for Gas Sensing Applications 467
Parveen Saini, Tapas Kuila, Sanjit Saha and Naresh Chandra Murmu

15.1 Introduction 468

15.2 Principles of Chemical Sensing by Conducting Nanocomposite Materials 470

15.3 Synthesis of Graphene and Its Nanocomposites 472

15.4 Characterization of Graphene and Its Nanocomposites 473

15.5 Chemical Sensing of Graphene and Its Nanocomposites 477

15.6 Conclusion and Future Aspects 493

Acknowledgements 494

References 494

Index 501

Dezvoltarea de senzori la scări macroscopice sau nanometrice în solid, lichid, sau faze de gaz, de contact sau configurații de decodare fara contact, a condus cercetarea de senzori și de detectare a materialelor și tehnologie în mare viteză. Accentul pe tehnici de detectare presupune utilizarea unor materiale de spin de crossover organice, anorganice și compozite și metode care pot fi unice pentru senzori fabricatie. Influența lungime, compoziția și structura conformație a materialelor de pe proprietățile lor și posibilitățile de a regla proprietățile de detectare de dopaj sau adăugarea laterale grupuri-sunt punctul de plecare de detectare divers. Rolul interacțiunilor inter-moleculare, polimerul și a dispus formarea fazelor, precum și comportamentul sub presiune, câmpuri magnetice și electrice sunt, de asemenea, aspecte importante de prelucrare a ultra-detecție.

Senzorul avansat și Materiale de detectare a scoate în evidență caracteristicile cheie care ajuta la proiectarea de noi materiale de senzori și detecție pentru o multitudine de dispozitive cu senzori și de detectare. Senior contribuabili scrie pe temele urma:

Construcție de nanostructuri
Rolul formei in proiectarea de noi nanoparticule
Progresele in domeniul nanotehnologiei senzori "
Polimer molecular imprimat pentru dispozitive de detecție enantioselective
Ferite pentru aplicații de înaltă frecvență
Silice mezoporoase: Efectuarea "Sense" de senzori
Materiale poroase TiO2-Au/Ag
Ceramică-sticlă Ferroelectronic
NASICON: Sinteza, structura și caracterizarea electrică
Calitatea produselor lut grele
Lichidele ionice
Dendrimers și polimeri hiper
Investigație teoretică a superconductoare parametrilor de stat
Polarizare microscopic și conductivitate termică de nitruri binare Wurtzite
Tehnici de experimente și de fundal teoretice de materiale de studiu

Cartea este scrisa pentru cititori din medii diverse din chimie, fizica, știința materialelor și inginerie, medicină, farmacie, biotehnologie, si inginerie biomedicala. Acesta oferă o imagine cuprinzătoare a cercetare de ultimă oră asupra materialelor avansate pentru senzori și tehnologie de detectare și aplicații.
Vezi mai puțin
Cuprins

Prefață xv

Partea 1: directori și a posibilelor 1

1 Advances in Sensors? Nanotehnologia 3
Ida Tiwari și Manorama Singh

1.1 Introducere 3

1.2 Ce este Nanotehnologia? 4

1.3 Semnificația de Nanotehnologie 5

1,4 Sinteza nanostructurilor 5

1.5 Progresele în Senzori de "cercetare bazat pe nanotehnologie 5

1.6 Utilizarea nanoparticule 7

1.7 Utilizarea de nanofirelor si nanotuburi de 8

1.8 Utilizarea poros Silicon 11

1.9 Utilizarea de auto-asamblate nanostructuri 12

1.10 receptor-ligand Nanoarrays 12

1.11 Caracterizarea nanostructurilor si nanomateriale 13

1,12 eforturile de comercializare 14

1.13 perspectivele viitoare 14

Referințe 15

2 Construcție de nanostructuri: un concept de bază Sinteza și aplicațiile lor 19
Rizwan Wahab, Farheen Khan, Nagendra K. Kaushik, Javed Musarrat și Abdulaziz A.Al-Khedhairy

2.1 Introducere 20

2.2 Formarea de zinc oxid de puncte cuantice (ZnO-QDs) și aplicațiile lor 24

2.3 Ac-în formă de oxid de zinc nanostructuri și mecanismul lor de creștere 30

2.4 de flori în formă de oxid de zinc nanostructuri și mecanismul lor de creștere 37

2.5 Construcția mixte fasonate oxid de zinc nanostructuri și Mechanicsm lor de creștere 47

2.6 Rezumat și direcții viitoare 56

Referințe 57

3 Rolul formei in proiectarea de noi nanoparticule 61
G. Mayeli Estrada-Villegas și Emilio Bucio

3.1 Introducere 62

3.2 Importanța Shape ca Nanocarries 63

3.3 Influența Shape pe procesului biologic 65

3,4 diferite forme de nanoparticule polimerice 67

3,5 diferite forme de non-polimerice Nanoparticulele 71

3,6 diferite forme de nanoparticule polimerice: Exemple 74

3.7 Un alt tip de nanoparticule 76

Mulțumiri 80

Referințe 80

4 molecular imprimat polimer ca material avansat de dezvoltare a enantioselectivă Sensing dispozitive 87
Mahavira Prasad Tiwari și Bhim Bali Prasad

4.1 Introducere 88

4.2 molecular imprimat chirale Polymers 90

4.3 MIP-dispozitivele bazate pe Chiral Sensing 91

4.4 Concluzie 105

Referințe 105

5 Rolul microunde aglomerare în procesul de pregătire a ferite de aplicații de înaltă frecvență 111
S. Bharadwaj și S.R. Murthy

5.1 Microundele în general 112

5.2 microunde-Material Interacțiuni 114

5.3 microunde Sinterizarea 115

5.4 Cuptor cu microunde Echipament 118

5.5 Bucătărie Cuptor cu microunde de bază Principiul 122

5.6 microunde Sinterizarea de ferite 126

5.7 microunde Sinterizarea de Granat 137

5.8 microunde Sinterizarea de Nanocompozite 138

Referințe 140

Partea 2: noi materiale si metode 147

6 mezoporoase de siliciu: Efectuarea "Sense" de senzori 149
Surender Duhan și Vijay K. Tomer

6.1 Introducere la senzori 150

6.2 Bazele de umiditate Senzori 153

6.3 Tipuri de umiditate Senzori 154

6.4 Umiditate Materiale Sensing 156

6.5 Probleme cu materiale tradiționale, în Sensing Technology 158

6.6 Introducere în mezoporoase de siliciu 159

6,7 M41S Materiale 160

6.8 Materiale SBA 162

6.9 Structura de SBA-15 164

6,10 agenți Structura direcționarea SBA-15 165

6.11 Factori care afectează Proprietăți structurale și Morfologia de SBA-15 169

6.12 Modificarea mezoporoase Silica 174

6.13 Tehnici de caracterizare pentru materiale mezoporoase 177

6.14 Umiditate Sensing de SBA-15 184

6.15 familiei extinse mezoporoase de dioxid de siliciu 185

6.16 Alte aplicații de SBA-15 188

6.17 Concluzie 190

Referințe 191

7 spre îmbunătățirea funcționalităților poroase TiO2-Au/Ag materiale bazate pe 193
Monica Baia, Virginia Danciu, Zsolt Pap și Lucian Baia

7.1 nanostructuri poroase Bazat pe TiO2 și Au / Ag nanoparticule pentru aplicatii de mediu 194

7.2 Particularități morfologică a aerogeluri TiO2 bazat pe 199

7.3 Proiectarea TiO2 poroase Nano-arhitecturi pentru multiple aplicații 201

7.4 Evaluarea performanțelor fotocatalitice ale TiO2-Au/Ag poroasă nanocompozitelor pentru distrugerea de apa chimice Poluanții 208

7.5 Testarea eficacitatea TiO2-Au/Ag poroasă nanocompozitelor de detecție chimică a apei poluanții prin SERS 210

7,6 în profunzime Investigații dintre cele mai eficiente multifuncționale TiO2-Au/Ag poroase nanocompozite 216

7.7 Concluzii 221

Mulțumiri 223

Referințe 223

8 feroelectrice sticla-ceramica 229
Viswanathan Kumar

8.1 Introducere 230

8.2 (Ba1-xSrx) TiO3 [BST] sticla-ceramica 232

8.3 Sistemul de sticlă-ceramică (1-y) BST: y (B2O3: x SiO2) 234

8.4 Sistemul de sticlă-ceramică (1-y) BST: y (BaO: Al2O3: 2SiO2) 245

8.5 Compararea celor două sisteme BST sticlă ceramică 254

8.6 Pb (ZrxTi1-x) TiO3 [PZT] sticla-ceramica 256

Referințe 263

9 NASICON: Sinteza, structura și electrice Caracterizarea 265
Umaru Ahmadu

9.1 Introducere 265

9.2 Theretical Ancheta a Superionic Mediere 268

9.3 NASICON Sinteza 271

9.4 Structura NASICON și Properties 273

9.5 Tehnici de caracterizare 278

9.6 Experimental Rezultate 291

9,7 Probleme, aplicații, și perspective 299

9.8 Concluzie 300

Mulțumiri 300

Referințe 300

10 Lichide ionice 309
De Arnab, Manika Dewan și Subho Mozumdar

10,1 ionice Lichidele: Care sunt acestea? 309

10.2 Istoric 310

10.3 Clasificarea Lichide ionice 311

10,4 Proprietăți de lichide ionice, fizice și chimice 314

10.5 Sinteza Metode de lichide ionice 323

10.6 Caracterizarea Lichide ionice 329

10.7 Cererile majore ILS 330

10,8 ILS în Organic Transformations 331

10.9 ILS pentru sinteza și stabilizare de nanoparticule de metal 339

10.10 Provocări cu lichide ionice 344

Referințe 346

11 Dendrimers și hiper Polimeri 369
Jyotishmoy Borah și Niranjan Karak

11.1 Introducere 369

11.2 Sinteza dendritice Polimeri 372

11.3 Caracterizarea 385

11,4 Properties 391

11,5 Aplicații 398

11.6 Concluzie 403

Referințe 404

Partea 3: Structuri avansate și Properties 413

12 Investigarea teoretică a superconductori Parametrii de stat de masă metalice Ochelari 415
Aditya M. Vora

12.1 Introducere 415

12.2 Computational Metodologia 417

12.3 Rezultate și discuții 421

12,4 Concluzii 434

Referințe 434

13 macroscopică Polarizarea și conductivitatea termică a binare Wurtzite Nitruri 439
Bijaya Kumar Sahoo

13.1 Introducere 440

13.2 macroscopică polarizare 441

13.3 Constant Elastic eficiente, C44 442

13.4 Grupul Viteza de fononi 443

13.5 Phonon Scattering Tarifele 444

13,6 Conductivitatea termică a InN 445

13,7 Rezumat 449

Referințe 450

14 Context experimentale și teoretice de materiale de studiu 453
De Arnab, Manika Dewan și Subho Mozumdar

14.1 cvasi-elastice Light Scattering (Photon Correlation Spectroscopy) 453

14.2 transmisie Electron Microscopy (TEM) 456

14.3 microscopia electronică de baleiaj [2] 457

14.4 difracție de raze X (XRD) 459

14.5-UV vizibil Spectroscopie 461

14,6 FT-IR Spectroscopie 462

14,7 RMN Spectroscopie 463

14,8 spectrometrie de masă 464

14.9 Exemplu de vibrare Magnetometer 465

Referințe 466

15 Grafenul și Nanocompozite sale de gaze Sensing aplicații 467
Parveen Saini, Tapas Kuila, Sanjit Saha și Naresh Chandra Murmu

15.1 Introducere 468

15,2 Principiile chimice Sensing prin efectuarea de materiale nanocompozite 470

15.3 Sinteza Grafenul și Nanocompozite sale 472

15.4 Caracterizarea Grafenul și Nanocompozite sale 473

15.5 chimică Sensing de Grafenul și Nanocompozite sale 477

15.6 Concluzii și aspecte de viitor 493

Mulțumiri 494

Referințe 494

Index 501

RECENZII

Spune-ne opinia ta despre acest produs!

scrie o recenzie