استفاده از پوشش پلیمری برای سنسورهای هوشمند

به گزارش پایگاه خبری هیچ یک _ تهیه نقاط کربنی فلورسانس‌کننده با پوشش پلیمرهای پاسخگو به محرک جهت استفاده در کاربردهای سنسور عنوان طرحی است که مریم صالح محمدنیا در قالب پسادکتری با راهنمایی حسین روغنی ممقانی و با حمایت بنیاد ملی علم ایران به پایان رسانده است.

براساس اعلام بنیاد ملی علم ایران، صالح محمدنیا دارای مدرک دکتری تخصصی شیمی – شیمی کاربردی از دانشگاه آزاد اسلامی واحد اراک است، وی در مورد این طرح تحقیقاتی گفت: در دهه گذشته مطالعات فراوانی روی نقاط کربنی برای اطلاع‌یافتن از مکانیسم رفتار نوری، تعیین ساختار و روش‌های مختلف سنتزی این ترکیبات، انجام شده است. در بین نقاط کربنی، نقاط کربنی گرافنی از انواع نانومواد صفر بعدی بر پایه گرافن هستند که دارای ترکیب بسیار خوبی از خواص به‌دست‌آمده از گرافن و نقاط کربنی هستند.

وی ادامه داد: نقاط کربنی گرافنی حاصل از اکسیداسیون شیمیایی مواد کربنی را می‌توان مشتقات بسیار کوچکی از اکسیدگرافن در نظر گرفت که حاوی تعداد قابل‌ملاحظه‌ای از گروه‌های عاملی اکسیژن‌دار هستند. این نوع مواد دارای ویژگی‌های برجسته‌ای شامل فعالیت فلورسانس زیاد، پایداری نوری بالا، سمیت کم، سازگاری بیولوژیکی عالی، حلالیت بالا و رسانایی الکتریکی هستند.

این محقق تصریح کرد: این ویژگی‌ها به نوبه خود، فرصتی را برای کشف پدیده‌های ساختاری، نوری و الکتریکی فراهم می‌کنند. همچنین، نقاط کربنی گرافنی به دلیل حرکت سریع الکترون با واکنش سریع، می‌توانند به‌عنوان مواد حس‌کننده، عملکرد خوبی داشته باشند که همین امر، آن‌ها را برای استفاده در سنسور بسیار مناسب می‌کند.

صالح محمدنیا افزود: انسان در صدد تخصصی‌تر کردن فعالیت‌ها و به دنبال آن، اختراع و تولید دستگاه‌ها و موادی است که قابلیت انجام کاری را به طور تخصصی و هوشمندانه داشته باشند. اندازه‌گیری دقیق پارامترهای فیزیکی و شیمیایی در مقیاس مولکولی نیاز به ساخت سنسورهای کوچک‌تر، دقیق‌تر و با حساسیت بالاتر دارد.

وی همچنین گفت: مواد مرسوم و متداول که تاکنون برای توسعه سنسورها استفاده شده شامل رنگ‌دانه‌های آلی، کمپلکس‌های فلزات واسطه و مواد کربنی مانند نانولوله‌های کربن و گرافن بوده است؛ اما به تازگی روند جدیدی در استفاده از کالکوژنیدهای فلزات واسطه به‌عنوان بستری برای ساخت سنسورهای نوری ایجاد شده است.

این پژوهشگر یادآور شد: استفاده از نقاط کربنی به‌عنوان سنسور برای اندازه‌گیری یون‌ها و مولکول‌ها، روشی مؤثر، سریع، ارزان‌قیمت و بدون نیاز به تجهیزات پیچیده بوده که غیرسمی و سازگار با محیط‌زیست است. ازآنجاکه یکی از نیازهای مهم و اساسی در ارتباط با کنترل آلودگی محیط‌زیست، پالایش مستمر آلودگی هواست، سنسورها اصلی‌ترین و مهم‌ترین نقش را در این موضوع ایفا می‌کنند.

صالح محمد نیا ادامه داد: گرچه گاز دی اکسید کربن (CO۲) یکی از گازهای مهم در چرخه حیات موجودات زنده است، با این‌وجود انتشار بیش از حد این گاز در محیط‌زیست اثرات مخربی را بر جای گذاشته است. همچنین، تشخیص آن در محیط و مسمومیت با آن نیز دشوار است؛ ازاین‌رو تشخیص وانداز ه گیری این گاز از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

وی خاطرنشان کرد: باوجود پیشرفت و توسعه بسیار زیاد حسگرهای تشخیص و اندازه‌گیری گاز دی اکسید کربن، این حسگرها با مشکلاتی نظیر حد تشخیص، میزان مصرف انرژی، دامنه حساسیت و در برخی موارد سرعت تشخیص آلودگی و نشت گاز روبرو هستند. امید است که با نانوحسگرهای هوشمند طراحی‌شده در این تحقیق مشکلات را برطرف کرد. این مواد هوشمند می‌توانند کاربردهایی از جمله تشخیص نمونه‌های زیستی و تشخیص اسناد امنیتی داشته باشند.

این محقق تصریح کرد: این نانوحسگر در تهیه سنسورهای میزان اسیدی و بازی، سنسورهای یون، سنسورهای دما، سنسورهای زیستی و جوهرهای ضد جعل کاربرد دارند.