Date of Award

11-2017

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science (MS)

Department

Electrical Engineering

First Advisor

Dr. Falah Awwad

Second Advisor

Dr. Mousa Hussein

Third Advisor

Dr. Massimo Alioto

Abstract

It has been previously demonstrated that improving the detection of mercury (Hg2+) in water is of significant importance since the Hg2+ has detrimental effects on human health and could lead to toxicity, especially in utero. One way this could be achieved is through the design of highly sensitive and selective sensors for Hg2+ contents in water.

In this work, it is hypothesized that sensors with silver nanoclusters enhance the sensitivity of the fabricated sensor and possess the highest selectivity to the Hg2+ detected in this study. In order to verify this hypothesis, sensors with silver decorated nanoclusters were designed and then tested their selectivity and sensitivity to Hg2+ in water. These sensors were designed by utilizing a thermal evaporation process; interdigitated electrodes of gold were deposited on the surface of the sensor substrate. Then, graphite oxide (GO) was placed between these electrodes. Subsequently, silver nanoclusters were deposited on top of the GO using magnetron sputtering and inert gas condensation system.

The sensitivity to Hg2+ in water was tested for sensors decorated with Ag by subjecting them to different concentrations of the ion in water. As for the selectivity to Hg2+, it was investigated by subjecting the sensors to various ions. The results of these experiments demonstrate that the sensor based on GO decorated with Ag has a high sensitivity and selectivity to Hg2+ in water. It is therefore recommended to use these sensors in practical applications.

Moreover, a readout circuit was built to convert the changes in sensing currents to numerical values. The circuit was simulated using PSpice simulation software.

Comments

الهدف من هذه االأطروحة هو تطوير حساسات ذات بنية ترانزستور للكشف عن أيونات الزئبق +Hg2)المنخفض التركيز في الماء. وتستند هذه الحساسات على أكسيد الجرافيت بإضافة لجزيئات النانو من الفضة (Ag) حيث أن التغيير في التيار الكهربائي هو الجرافيت بإضافة لجزيئات النانو من الفضة عامل الاستشعار. من خلال استخدام عملية التبخر الحراري، تم ترسب أقطاب من الذهب على سطح ركائز الحساسات. وتم تجميع أكسيد الجرافيت التجاري بين الأقطاب الكهربائية. هذه الجزيئات النانونية قد تم إنتاجها بطريقة فيزيائية وذلك بانبعاث ذرات المعدن وتكثيفها باستخدام غاز خامل مثل الآرجون، وتجميعها ذاتيا على أكسيد-الجرافيت. تعرض كل جهاز الاستشعار لتركيزات مختلفة من (+Hg2) لاختبار مدى حساسيته. أظهرت أجهزة الاستشعار أداء أفضل عند دمج لجزيئات النانو من الفضة مع أكسيد الجرافيت. كما تم فحص انتقائية أجهزة الاستشعار المصنوعة من خلال اختبار أيونات معدنية مختلفة، وكشفت عن الاستجابة المثلى ل (+HG2) أيونات المعادن الأخرى، مما يجعلها أفضل للتطبيقات العملية.

وقد تم بناء دائرة كهربائية لقراءة التغيرات في التيارات الكهربائة للجهاز الاستشعار إلى قيم عددية. وتم أيضاً محاكاة الدائرة باستخدام برنامج محاكاة PSpice.

Download

Included in

Engineering Commons

Share

COinS