ساخت حسگری برای تشخیص فساد گوشت در مرحله های اولیه_صبح سریع

به گزارش ستاد اختصاصی گسترش فناوری‌های نانو و میکرو، آمونیاک، ترکیبی است که زیاد تر با بوی بد همراه است، این بو شاخص حیاتی در فرآیندهای گوناگون همانند فساد مواد غذایی، آلودگی محیط زیست و حتی اختلالات متابولیکی انسان است. از آنجا که گوشت سپس از فاسد شدن، گازهایی همانند آمونیاک از خود ساطع می‌کند، می‌توان از این روش برای تشخیص فساد منفعت گیری کرد.

آمونیاک می‌تواند زمان‌ها قبل از ظاهر شدن علائم قابل مشاهده فساد، فعالیت میکروبی را در گوشت نشان دهد. سطوح آمونیاک این چنین به گفتن نشانگر برای کاربردهای گوناگون دیگر از جمله نظارت بر محیط زیست و حتی تشخیص سلامت انسان و اختلالات متابولیک قابل منفعت گیری است. با این حال، تشکیل حسگری که قادر به تشخیص آمونیاک با دقت، انتخاب‌گری و پایداری بالا در شرایط دنیای واقعی باشد، چالشی برای محققان است.

زیاد تر کوششها برای گسترش حسگرهای گازی متکی بر اکسیدهای فلزی بوده است که به علت حساسیت بالای خود شناخته شده می باشند، اما زیاد تر از محدودیت‌هایی همانند مصرف انرژی بالا، زمان جواب‌دهی آهسته و حساسیت به رطوبت رنج می‌برند. گرافن، ویژگی‌هایی نظیر خواص الکتریکی و فیزیکی قابل دقت، انعطاف‌پذیری بالا، شفافیت و مصرف کم انرژی دارد که آن را به گزینه‌ای دلنشین برای فناوری‌های حسگری نسل بعدی تبدیل کرده است. با این حال، با وجود این مزایا، گزینش‌پذیری کم گرافن به گازهای گوناگون مانع از منفعت گیری گسترده آن در کاربردهای عملی شده است.

به تازگی محققانی از کره‌جنوبی مقاله‌ای انتشار کردند که در آن از گرافن برای تشخیص سریع با حساسیت بالای آمونیاک در گوشت گاو منفعت گیری شده است.

این تیم نانوذرات اکسید نیکل (NiO) را روی میکرو الگوهای گرافن داخل کردند تا یک حسگر آمونیاک زیاد انتخاب‌گر و حساس تشکیل کنند که می‌تواند به طور موثر حتی در شرایط سخت الکترونیک پوشیدنی کار کند. این پیشرفت، نشان‌دهنده یک جهش رو به جلو در فناوری حسگرهاست، به اختصاصی برای کاربردهایی همانند نظارت بر کیفیت غذا و دستگاه‌های پوشیدنی که کیفیت هوا را ردیابی می‌کنند.

هسته مهم این تحقیق حول پرداختن به محدودیت‌های ذاتی گرافن به گفتن حسگر گازی است. ساختار اتمی گرافن، سطح بزرگی به آن می‌دهد و آن را در تشخیص گازها از طریق فعل و انفعالات سطحی عالی می‌سازد اما همین ساختار این چنین توانایی آن را برای اختلاف بین مولکول‌های گوناگون گازها محدود می‌کند.

محققان در تحقیقات قبلی تلاش کردند تا گزینش‌پذیری گرافن را از طریق راه حلهای گوناگون از جمله اعمال پلاسما و افزودن فلزات نجیب همانند پلاتین و طلا، افزایش دهند. با این حال، این رویکردها زیاد تر با معایب قابل توجهی همانند هزینه بالا، فرآیندهای پیچیده ساخت و کارکرد غیر بهینه تحت شرایط دنیای واقعی همراه می باشند.

در این مطالعه، محققان با منفعت گیری از نانوذرات NiO به جای فلزات نجیب مشکل را حل کردند. اکسیدهای فلزات واسطه، همانند NiO، به علت خواص الکترونیکی منحصر به فرد و توانایی در تعامل قوی با مولکول‌های گاز خاص، مزایای بسیاری را در سنجش گاز اراعه خواهند داد. اشکار شده است که اکسید نیکل، به اختصاصی، اتصال قوی با مولکول‌های آمونیاک از خود مشخص می کند که آن را به گزینه‌ای ایده‌آل برای بهبود گزینش‌پذیری گرافن تبدیل می‌کند.

یکی از قابل دقت‌ترین ویژگی‌های این حسگر، مصرف انرژی زیاد کم آن است که نیاز کلیدی برای لوازم الکترونیکی پوشیدنی است.