آرایه‌های نانوسیم گازهای خطرناک را شناسایی می‌کند

به گزارش روز سه شنبه گروه علم و آموزش ایرنا، پژوهشگران شورای تحقیقاتی مرکز نخبگان سیستم های تغییرپذیر متااپتیکال استرالیا (The Australian Research Council Centre of Excellence for Transformative Meta-Optical Systems -TMOS) برای سیستم‌های متااپتیکی، حسگری ساختند که از آرایه‌ای از نانوسیم‌ها روی سطحی به شکل مربع با ابعاد هر ضلع یک پنجم میلی‌متر تشکیل شده است. این نانوحسگر را می توان به راحتی در یک تراشه سیلیکونی گنجاند.

در مقاله‌ای که این گروه تحقیقاتی در آخرین شماره Advanced Materials منتشر کردند، شی‌یو وی محقق تیم دانشگاه ملی استرالیا مرکز و نویسنده اصلی، این حسگر را بدون نیاز به منبع انرژی توصیف می‌کند، زیرا با استفاده از ژنراتور خورشیدی خود کار می‌کند.

وی گفت: از آنجایی که ما دستگاه‌هایی مانند این را در شبکه حسگر برای فناوری اینترنت اشیا ادغام می‌کنیم، مصرف انرژی کم از نظر اندازه سیستم و هزینه‌ها یک مزیت بزرگ است. این حسگر را می‌توان با یک زنگ هشدار در ماشین شما نصب کرد. در صورت تشخیص سطوح خطرناک دی اکسید نیتروژن ساطع شده از اگزوز، هشدارهایی به تلفن شما ارسال می‌شود.

این محقق یادآور شد: این دستگاه تازه شروع کار است. این فناوری برای تشخیص گازهای دیگر مانند استون که می‌تواند به‌عنوان یک تست تنفسی غیرتهاجمی کتوز از جمله کتوز دیابتی باشد، سازگار شود. چنین فناوری قادر است جان بی‌شماری را نجات دهد.

براساس گزارش ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، دی اکسید نیتروژن یکی از آلاینده های NOx است. علاوه بر کمک به باران اسیدی، حتی در غلظت‌های کم برای انسان خطرناک است. این آلاینده معمولا توسط خودروها تولید می‌شود و همچنین در داخل خانه توسط اجاق گاز ایجاد می‌شود.

کلید این دستگاه یک اتصال PN به شکل یک نانوسیم (ستون شش ضلعی کوچک با قطر حدود ۱۰۰ نانومتر، ارتفاع ۳ تا ۴ میکرون) است که روی یک پایه قرار دارد. یک آرایه سفارشی از هزاران نانوسیم، با فاصله حدود ۶۰۰ نانومتر، حسگر را تشکیل دادند.

کل دستگاه از ایندیوم فسفید ساخته شده بود که پایه آن با روی دوپ شده بود تا قسمت P را تشکیل دهد و بخش N در نوک نانوسیم‌ها با سیلیکون دوپ شده بود.

نوری که روی دستگاه می‌افتد باعث می‌شود جریان کمی بین دو بخش N و P جریان یابد. با این حال، اگر بخش میانی ذاتی اتصال PN توسط دی اکسید نیتروژن، که یک اکسید کننده قوی است که الکترون‌ها را جذب می‌کند، لمس شود، باعث کاهش جریان می شود.

این فرآیند اجازه می‌دهد تا غلظت دی اکسید نیتروژن در هوا محاسبه شود. مدل‌سازی عددی نشان داد که طراحی و ساخت اتصال PN برای به حداکثر رساندن سیگنال بسیار مهم است.

ویژگی‌های دی اکسید نیتروژن یعنی جذب و اکسیداسیون قوی، باعث می‌شود فسفید ایندیم به راحتی آن را از سایر گازها متمایز کند. این حسگر همچنین می‌تواند برای شناسایی گازهای دیگر با عملکردی کردن سطح نانوسیم فسفید ایندیم بهینه شود.

لان فو سرپرست این گروه تحقیقاتی هم اظهار داشت: هدف نهایی این است که گازهای متعدد را روی یک تراشه کوچک حس کنیم. این حسگرها علاوه بر آلاینده‌های محیطی می‌توانند برای مراقبت‌های بهداشتی، به‌عنوان مثال، برای تست‌های تنفسی برای نشانگرهای زیستی استفاده شوند. این حسگر کوچک گازی به راحتی قابل ادغام و مقیاس‌پذیر است.