در گامي نوآورانه و بي سابقه، پژوهشگران مؤسسهٔ علوم مواد كره (KIMS) موفق به توسعهٔ نخستين حسگر گاز آمونياك در جهان شدند كه ضمن داشتن حساسيت فوق العاده، از انعطاف پذيري بالايي نيز برخوردار است.
به گزارش ايتنا و به نقل از ساي تك ديلي، اين پروژه به سرپرستي دكتر جونگ وون يون، دكتر جونگ دائه كوان و دكتر يونگ هون كيم در بخش پژوهش مواد انرژي و محيط زيست KIMS به انجام رسيده و حاصل آن توسعهٔ نسل جديدي از حسگرهاي گازي است كه مي تواند در طيف وسيعي از كاربردها از جمله پايش كيفيت هوا، ايمني محيط هاي صنعتي و حتي تجهيزات پزشكي قابل حمل مورد استفاده قرار گيرد.
برميد مس، راه حلي براي چالش هاي گذشته
در روش هاي سنتي، توليد فيلم برميد مس به دمايي بالاي 500 درجهٔ سانتي گراد و محيط خلأ نياز داشت؛ عاملي كه هم هزينه ها را به شدت افزايش مي داد و هم امكان استفاده از زيرلايه هاي انعطاف پذير مانند پلاستيك را عملاً ناممكن مي كرد.
اما محققان KIMS با توسعهٔ روشي نوين، توانستند فيلم CuBr را با استفاده از يك ورقهٔ دوبُعدي مسي، در دمايي كمتر از 150 درجه و بدون نياز به خلأ بر سطح زيرلايه ايجاد كنند.
اين فيلم سپس در يك مرحلهٔ محلولي ساده، به برميد مس تبديل شد. بدين ترتيب امكان پياده سازي حسگر روي زيرلايه هاي پلاستيكي و انعطاف پذير فراهم گرديد.
مطالب مشابه: ساخت حسگر كوانتومي از جنس الماس با قابليت تشخيص دما و مغناطيس
عملكرد چشمگير در برابر غلظت هاي اندك
نتايج آزمايش ها نشان مي دهد كه اين حسگر قادر است حضور آمونياك را در غلظت هايي به كوچكي يك قسمت در ميليون (ppm) شناسايي كند. اين حساسيت بالا، همراه با سرعت پاسخ گويي مناسب، آن را به ابزاري كارآمد براي تشخيص نشت هاي صنعتي، آلاينده هاي محيطي و حتي نشانگرهاي زيستي موجود در بازدم انسان تبديل كرده است.
گفتني است در آزمايش هاي دوام مكانيكي، اين حسگر پس از بيش از 1٬000 بار خم شدن همچنان عملكرد پايدار خود را حفظ كرده و نشاني از افت كيفيت در آن ديده نشده است. چنين ويژگي هايي، اين فناوري را به گزينه اي ايده آل براي كاربردهاي پويا و متحرك، نظير دستگاه هاي پوشيدني يا حسگرهاي تنفسي تبديل مي كند.
گامي به سوي تشخيص بيماري با تحليل بازدم
دكتر يون دربارهٔ قابليت هاي آيندهٔ اين فناوري اظهار مي دارد: حسگر آمونياكي كه در اين پژوهش توسعه يافته، ظرفيت بالايي براي استفاده در ابزارهاي انعطاف پذير و پوشيدني دارد. از نظارت بر كيفيت هواي داخل خانه گرفته تا كنترل سلامت شخصي، اين فناوري مي تواند نقش مؤثري ايفا كند.
وي در ادامه مي افزايد: به ويژه، ما بر اين باوريم كه اين حسگر مي تواند به عنوان ابزاري براي تشخيص بيماري از طريق آناليز بازدم انسان به كار گرفته شود. نصب اين حسگر روي بدن فرد و ثبت تركيبات شيميايي بازدم، افق هاي تازه اي در زمينهٔ پايش غيرتهاجمي سلامت باز مي كند.
كاركرد در محيط هاي پرچالش
يكي ديگر از مزاياي حسگر جديد، گزينش پذيري بالاي آن در برابر آمونياك است. اين ويژگي سبب مي شود كه در حضور ساير گازها يا آلاينده هاي محيطي، دقت حسگر كاهش نيابد. چنين ويژگي اي در محيط هاي صنعتي كه انواع گازها به صورت هم زمان وجود دارند، از اهميت ويژه اي برخوردار است.
علاوه براين، فرآيند ساخت كم هزينه و قابل تكرار اين حسگر، امكان توليد انبوه آن را فراهم مي سازد؛ موضوعي كه در تجاري سازي فناوري هاي حسگري، يكي از چالش هاي اصلي به شمار مي رود.
مطلب مشابه: اين حسگر سكته مغزي را تشخيص مي دهد
آينده اي با حسگرهاي هوشمندتر
كاربرد اين فناوري تنها به حوزه هاي محيط زيست يا سلامت محدود نمي شود. از پايش كيفيت هوا در فضاهاي سربسته و خودروها گرفته تا سامانه هاي هشداردهندهٔ نشت گاز در پالايشگاه ها و مراكز توليدي، اين حسگر مي تواند بخشي جدايي ناپذير از فناوري هاي آينده باشد.
با توجه به اينكه فناوري هاي پوشيدني روزبه روز در حال گسترش هستند، پيش بيني مي شود كه حسگرهاي گازي قابل انعطاف در نسل آيندهٔ ساعت هاي هوشمند، ماسك هاي پيشرفته، و حتي منسوجات هوشمند ادغام شوند.
دستاورد جديد KIMS نشان مي دهد كه تركيب مواد پيشرفته با فرآيندهاي ساخت نوآورانه مي تواند راه را براي نسل تازه اي از حسگرهاي زيست سازگار و دقيق هموار سازد؛ حسگرهايي كه نه تنها محيط اطراف را بهتر درك مي كنند، بلكه مراقب سلامت ما نيز خواهند بود.