Neue Sensor-Technologie mit elektrisierendem Gas

Ein Gas, ein Metall, ein bisschen Strom: Gelegentlich lösen sich mehrere wissenschaftliche Rätsel auf einmal ? und die technische Anwendung kommt als Bonus hinzu.
Wenn Gasmoleküle mit einer Metalloberfläche reagieren, bilden sich winzige elektrische Spannungen. Diese Entdeckung amerikanischer und deutscher Forscher bildet die Grundlage für eine neue Klasse von chemischen Sensoren.

«Chemicurrent»
Lange wurde dieser Effekt von Wissenschaftlern vermutet. Nun konnte er erstmals im Experiment belegt werden, berichtet das Fachblatt «Science».

«Die Arbeitsgruppe hat eine substanzielle Lücke in unserem Wissen gestopft», beurteilt Geoffrey Practice, Direktor des NSF-Programms (NSF = National Science Foundation), an dem die Forscher der University of California in Santa Barbara beteiligt sind. In dem Experiment beobachtete die Arbeitsgruppe unter Beteiligung von Hermann Nienhaus von der Universität Duisburg, wie verschiedene Gase mit einer hauchdünnen Silber-Oberfläche einer sogenannten Schottky-Diode reagierten. Je nach Gasart entstand eine spezifische elektrische Spannung. Diesen als «Chemicurrent» bezeichneten Effekt erklären die Forscher damit, dass bei der Reaktion einige angeregte Elektronen freigesetzt werden.

Neue Forschungsrichtung
Die bei der Oberflächen-Reaktion freigesetzten Elektronen könnten zudem die Effizienz vieler Katalysatoren erklären helfen. Konnten Wissenschaftler bisher die exakten Vorgänge auf einem Katalysator nur selten im Detail beschreiben, liefern diese freien Elektronen eine zusätzliche Energiequelle für den schnellen Ablauf einer katalytischen Reaktion
Bisher waren Fachleute davon ausgegangen, dass bei solchen Oberflächen-Reaktionen die freiwerdende Energie lediglich zu Schwingungen innerhalb der Metallschicht und zur Wärmeentwicklung führte.

Mit den neuen Erkenntnissen eröffnet sich jetzt eine neue Forschungsrichtung der «Chemoelektronik». Erste Anwendungen könnten hochempfindliche chemische Sensoren sein, bei denen verschiedene Gasarten durch die Variation in der elektrischen Spannung analysiert werden. Solche Sensoren könnten sehr kostengünstig hergestellt werden und zuverlässig in einem Temperaturbereich zwischen 23 und 150 Grad Celsius arbeiten.

Lösung des Katalysator-Rätsels