یک حسگر ریز نانویی برای سنجش آلودگی هوا به کمک می‌آید

برای مقابله با آلودگی هوا، قبل از هر چیز آلودگی باید قابل اندازه‌گیری باشد. تولید حسگرها برای گازهای سمی و آلاینده‌ها از اهمیت به‌سزایی برخوردار است.استفاده از نانولوله‌های کربنی در این حسگرها بسیار مورد توجه قرار گرفته است زیرا امکان کوچک‌سازی دستگاه‌ها را فراهم می‌کند.

هنگامی‌که از نانولوله‌ها به‌عنوان کانال‌های رسانایی در ترانزیستور اثر میدانی استفاده می‌شود، حساسیت آن‌ها نسبت به حضور مولکول‌های خاص، باعث ایجاد تغییر در پاسخ ترانزیستور شده و امکان تشخیص آن‌ها را فراهم می‌کند.

جریان اندازه‌گیری شده در  نانولوله ها بسیار کم است و نیاز به استفاده از تقویت‌کننده‌ها و یک زنجیره اندازه‌گیری دارد که با روند کوچک‌سازی حسگرها مغایرت دارد و مصرف انرژی آن‌ها را به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهد.

به گزارش روز شنبه ستاد ویژه توسعه فناوری نانو ، برای پاسخگویی به این چالش‌های زیست محیطی است که  محققان اقدام به ارائه فناوری جدیدی کردند. محققان  از نانولوله‌های کربنی تک جداره در دستگاه الکترونیکی برای تشخیص دی‌اکسید نیتروژن (NO۲) موجود در جو با غلظت‌های کمتر از ppm استفاده کردند. نوآوری این کار در اتصال دو ترانزیستور مبتنی بر نانولوله برای تشکیل یک اینورتر یا دروازه منطقی است.

ppm یا بخش در یکای سنجش برای سنجش غلظت مواد با غلظت بسیار کم به کار می رود مثلا ۲ppm   یعنی ۲ سانتی‌متر مکعب از یک گاز معین در ۱ متر مکعب از هوا وجود دارد.

این دستگاه می‌تواند عملکردهای متعددی داشته باشد، زیرا نانولوله‌های کربنی می‌توانند با عامل‌دار شدن به مولکول‌های مختلف حساس شوند، در نتیجه امکان تشخیص ترکیبات مختلف فراهم می‌شود.

یک تیم تحقیقاتی از مدرسه  پلی‌تکنیک فرانسه نشان دادند که نانولوله های کربنی قادر به تشخیص غلظت بسیار کم دی اکسید نیتروژن هستند. نتایج پژوهش آن‌ها در Nanoscale Advances منتشر شده ‌است.

نانولوله‌های کربنی تک جداره (SWCNT) یکی از مواد نمادین فناوری‌ نانو است که از زمان کشف در ۳۰ سال پیش‌، ویژگی‌های مکانیکی، نوری و الکترونیکی باورنکردنی خود را نشان داده است. آن‌ها به محیط خود بسیار حساس هستند. وجود مولکول در نزدیکی آن‌ها می‌تواند تغییر قابل اندازه‌گیری در برخی از خواص نانولوله‌ها ایجاد کند. این حساسیت، آن‌ها را به‌گزینه‌ای عالی برای استفاده در حسگرها تبدیل می‌کند.

ریچارد فاینمن، فیزیکدان و بنیان‌گذار فناوری ‌نانو 60 سال قبل گفت:‌در مقیاس‌های پایین فضای زیادی وجود دارد. سال هاست اکتشافات دنیای بی‌نهایت کوچک منجر به کشف و سنتز مواد جدید نانومتری می‌شود.