نانوحسگری برای تشخیص سریع گاز ها توسعه یافت - سفر به مالزی

به گزارش گروه دانشگاه خبرنگاران، محققان موسسه فناوری کارلسروهه (KIT) و دانشگاه صنعتی دارمشتات با ترکیب یک ترانزیستور گرافنی با پوشش آلی فلزی سفارشی، حسگر نوی برای تشخیص مولکول های گاز ساختند. این حسگر نوآور به طور خاص و دقیق مولکول ها را تشخیص می دهد و نمونه اولیه یک کلاس کاملا نو از حسگر ها است. حسگر اتانولی که با این فناوری پیشرفته به دیگر الکل ها و رطوبت پاسخ نمی دهد. نتایج این پروژه در Advanced Materials منتشر شده است.

حسگر ها در وسایل نقلیه یا تلفن های هوشمند، آزمایشگاه های تحقیقاتی و تاسیسات صنعتی حضور دارند. آن ها ویژگی های فیزیکی یا شیمیایی خاصی مانند فشار، کرنش یا مولکول های گاز را به دست می آورند و داده ها را به بخش پردازش منتقل می نمایند. بنابراین، توسعه بیشتر حسگر ها برای پیشرفت فناوری اهمیت معین نماینده ای دارد. توانایی حسگر ها با انتخاب پذیری، یعنی توانایی آن ها در تشخیص یک ویژگی خاص در حضور سایر ویژگی ها، بعلاوه حساسیت بالا، یعنی ظرفیت آن ها برای مقدار گیری حتی مقادیر پایین ماده مورد نظر در محیط، معین می شوند.

محققان آلمانی این پروژه، پیروز به ساخت نوع نوی از حسگر برای مولکول ها در فاز گازی شده اند. آن ها می گویند که اصل عملکرد این کلاس نو از حسگر ها براساس ترکیب ترانزیستور های گرافنی حساس با پوشش های فلزی و آلی سفارشی است. این ترکیب، تشخیص انتخابی مولکول ها را امکان پذیر می نماید. به عنوان نمونه اولیه، نویسندگان یک حسگر اتانول خاص ساختند که برخلاف حسگر های تجاری موجود، نه به دیگر الکل ها و نه به رطوبت پاسخ نمی دهد و فقط اتانول را تشخیص می دهد.

رالف کروپکه می گوید: گرافن هیچ برهم کنش خاص با مولکول هایی که برای استفاده به عنوان حسگر مورد احتیاج است، نشان نمی دهد. برای رسیدن به انتخاب پذیری مورد احتیاج، ما یک چارچوب آلی فلزی را روی سطح رشد داده ایم.

چارچوب های آلی فلزی (MOF) از گروه های فلزی و مولکول های آلی به عنوان بخش های اتصال تشکیل شده است. با انتخاب ترکیبات مختلف، این مواد بلوری بسیار متخلخل را می توان برای کاربرد های مختلف طراحی کرد تا به عنوان مثال، به ظرفیت جذب انتخابی برای مولکول های خاص برسد. محققان کارلسروهه و دانشگاه دارمشتات با رشد یک چارچوب فلزی آلی روی سطح ترانزیستور اثر گرافن (GFET)، یک پلتفورم حسگری انتخابی ارائه کردند. چنین ابزاری از حساسیت بالا و قدرت خوانش ساده GFET و بعلاوه از انتخاب پذیری بالای چارچوب فلزی آلی سود می برد.

کریستوف وول می گوید: ترکیب خواص الکترونیکی منحصر به فرد گرافن با تنوع شیمیایی زیاد MOF ها، پتانسیل بالایی را ایجاد می نماید. از آنجا که انواع مختلفی از چارچوب فلزی آلی قابل فراوری هستند و طرح های شیمیایی رابط بین GFET و چارچوب فلزی آلی ممکن است متفاوت باشد، یک کلاس کاملا نو از حسگر ها با قدرت انتخابی و حساسیت خاص ارائه می نماید.

ولفگانگ ونزل می گوید: در این پروژه، شبیه سازی یاری زیادی به ما می نماید، زیرا ما می توانیم MOF های زیادی را در کامپیوتر و بدون احتیاج به سنتز ایجاد کنیم.