سنسور خلاقی که به طور خاص و دقیق مولکول‌ها را تشخیص می‌دهد
به گزارش «نبض فناوری»، به نقل از phys.org، محققان موسسه فناوری کارلسروهه (KIT) و دانشگاه فنی درمشتات با ترکیب یک ترانزیستور گرافن با یک پوشش فلزی و آلی سفارشی، یک حسگر جدید برای مولکول‌های گاز ایجاد کرده‌اند. حسگر نوآور به طور خاص و دقیق مولکول‌ها را تشخیص داده و نمونه اولیه یک کلاس کاملا جدید از حسگرها را نشان می‌دهد. حسگر اتانول توسعه یافته به دیگر الکل‌ها و رطوبت پاسخ نمی‌دهد. نتایج این مطالعه در Advanced Materials گزارش شده است.
حسگرها در وسایل نقلیه یا تلفن‌های هوشمند، آزمایشگاه‌های تحقیقاتی و تاسیسات صنعتی همه جا حضور دارند. آن‌ها ویژگی‌های فیزیکی یا شیمیایی خاصی مانند فشار، کرنش یا مولکول‌های گاز را به دست آورده و داده‌ها را پردازش می‌کنند. توسعه بیشتر حسگرها برای پیشرفت فناوری اهمیت تعیین کننده‌ای دارد. حسگرها با انتخاب پذیری، یعنی توانایی آن‌ها در تشخیص یک ویژگی خاص در حضور سایر خواص تداخل آمیز دیگر و نیز حساسیت آن‌ها، یعنی ظرفیتشان برای اندازه گیری حتی مقادیر پایین، مشخص می‌شوند.
محققان KIT و دانشگاه فنی Darmstadt در حال حاضر موفق به ساخت نوع جدیدی از حسگر برای مولکول‌ها در فاز گاز شده‌اند. دانشمندان در Advanced Materials گزارش می‌دهند که اصل عملکرد این کلاس جدید از سنسور‌ها بر اساس ترکیب ترانزیستور‌های گرافنی حساس با پوشش‌های فلزی و آلی سفارشی است. این ترکیب تشخیص انتخابی مولکول‌ها را امکان پذیر می‌کند. به عنوان نمونه اولیه، نویسندگان یک سنسور اتانول خاص ارائه می‌دهند. برخلاف حسگر‌های تجاری موجود، نه به الکل‌ها و نه به رطوبت پاسخ نمی‌دهد.
گرافن اصلاح کربن با ساختار دو بعدی است. طبیعتا نسبت به مولکول‌های خارجی که به سطح متصل می‌شوند بسیار حساس است. رالف کروپکه می‌گوید: با این حال گرافن هیچ فعل و انفعالی خاص برای مولکول‌هایی که برای استفاده به عنوان حسگر مورد نیاز است نشان نمی‌دهد. کروپکه استاد موسسه فناوری نانو (INT) KIT و موسسه علوم مواد TU Darmstadt است. او به همراه پروفسور ولفگانگ ونزل (همچنین INT) و پروفسور کریستوف وول، که موسسه رابط‌های عملکردی (IFG) KIT را رهبری می‌کند، این مطالعه را هدایت کردند.کروپکه توضیح می‌دهد: برای رسیدن به انتخاب پذیری مورد نیاز، ما یک چارچوب فلزی-آلی را روی سطح رشد داده‌ایم.
حسگرها را می‌توان به طور دقیق تنظیم کرد
چارچوب‌های فلزی و آلی (MOF) از گره‌های فلزی و مولکول‌های آلی به عنوان میله‌های اتصال تشکیل شده است. با انتخاب ترکیبات مختلف، این مواد کریستالی بسیار متخلخل را می‌توان برای کاربرد‌های مختلف طراحی کرد تا به عنوان مثال به ظرفیت جذب انتخابی برای مولکول‌های خاص برسد. محققان کارلسروهه و درمشتات با رشد یک چارچوب فلزی آلی روی سطح (SURMOF) ترانزیستور اثر گرافن (GFET)، یک پلتفرم حسگر انتخابی ارائه کردند. چنین مؤلفه‌ای از حساسیت بالا و خواندن ساده GFET و همچنین از انتخاب پذیری بالای SURMOF برخوردار است.
کریستوف وول می‌گوید: ترکیب خواص الکترونیکی منحصر به فرد گرافن با تغییرات شیمیایی زیاد MOFها، پتانسیل بالایی را ایجاد می‌کند. از آنجا که انواع مختلفی از SURMOFها قابل تولید هستند و طرح‌های شیمیایی رابط بین GFET و SURMOF ممکن است متفاوت باشد، کار محققان یک کلاس کاملا جدید از حسگرها با انتخاب و حساسیتی خاص را نشان می‌دهد. ولفگانگ ونزل می‌گوید: در اینجا، شبیه سازی کمک می‌کند، زیرا ما می‌توانیم MOFهای زیادی را در رایانه بدون نیاز به سنتز آن‌ها ایجاد کنیم.
منبع:باشگاه
