تحول در ساخت نانوحسگرها با یک قطره اتانول

به گزارش روابط پایگاه اطلاع رسانی علوم آزمایشگاهی ایران، دانشگاه Macquarie تکنیک جدیدی را برای ساخت نانوحسگرها با کربن بسیار کمتر، بسیار ارزان تر، کارآمدتر و همه کاره تر توسعه داده اند که به طور قابل توجهی فرآیند کلیدی را در این صنعت جهانی تریلیون دلاری بهبود می بخشد.

این تیم راهی برای درمان هر حسگر با استفاده از یک قطره اتانول به جای فرآیند معمولی که شامل حرارت دادن مواد تا دمای بالا است، پیدا کرده است.

تحقیق آنها که در Advanced Functional Materials منتشر شده است.

پروفسور نوشین نصیری، سرپرست آزمایشگاه نانوتکنولوژی در دانشکده مهندسی دانشگاه مک کواری، می گوید: نانوحسگرها معمولاً از میلیاردها نانوذره تشکیل شده اند که بر روی سطح حسگر کوچکی رسوب می کنند، اما بیشتر این حسگرها در ابتدا کار نمی کنند.

نانوذرات خود را در شبکه ای جمع می کنند که توسط پیوندهای طبیعی ضعیف به هم متصل می شوند که می تواند آنقدر شکاف بین نانوذرات ایجاد کند که در انتقال سیگنال های الکتریکی ناتوان است، بنابراین حسگر کار نخواهد کرد.

تیم دانشیار نصیری این یافته را در حین کار برای بهبود حسگرهای نور فرابنفش، فناوری کلیدی پشت Sunwatch، که نصیری را به فینالیست جایزه Eureka 2023 تبدیل کرد، کشف کردند.

نانوحسگرها نسبت سطح به حجم عظیمی دارند که از لایه هایی از نانوذرات تشکیل شده اند، که آنها را نسبت به ماده ای که برای شناسایی طراحی شده اند بسیار حساس می کند. اما بیشتر نانوحسگرها تا زمانی که در یک فرآیند 12 ساعته زمان بر و پر انرژی با استفاده از دمای بالا برای همجوشی لایه های نانوذرات گرم شوند، به طور موثر کار نمی کنند و کانال هایی ایجاد می کنند که به الکترون ها اجازه عبور از لایه ها را می دهند تا حسگر کار کند.

استاد نصیری می گوید: کوره بیشتر حسگرهای مبتنی بر پلیمر را از بین می برد و نانوحسگرهای حاوی الکترودهای ریز، مانند الکترودهای موجود در یک دستگاه نانوالکترونیک، می توانند ذوب شوند. بسیاری از مواد در حال حاضر نمی توانند برای ساخت حسگرها استفاده شوند، زیرا نمی توانند گرما را تحمل کنند.

با این حال، تکنیک جدید کشف شده توسط تیم Macquarie این فرآیند گرما فشرده را دور می زند و به نانوحسگرها اجازه می دهد از طیف وسیع تری از مواد ساخته شوند.

استاد نصیری افزود: افزودن یک قطره اتانول به لایه حسگر، بدون قرار دادن آن در اجاق، به حرکت اتم های روی سطح نانوذرات کمک می کند و شکاف های بین نانوذرات با پیوستن ذرات به یکدیگر ناپدید می شوند. ما نشان دادیم که اتانول کارایی و واکنش سنسورهای ما را بسیار بهبود بخشیده است، فراتر از آنچه که پس از 12 ساعت گرم کردن آنها بدست می آورید.

این روش جدید پس از آن کشف شد که نویسنده ارشد این مطالعه، دانشجوی کارشناسی ارشد Jayden (Xiaohu) Chen، هنگام شستن یک بوته، به طور تصادفی مقداری اتانول را روی یک حسگر پاشید، در حادثه ای که معمولاً این دستگاه های حساس را از بین می برد.

چن می گوید: من فکر می کردم سنسور از بین رفته است، اما بعداً متوجه شدم که این نمونه از نمونه های دیگری که تا به حال ساخته ایم بهتر عمل می کند.