بیشتر سیستم‌هایی که برای تشخیص گازهای سمی استفاده می شوند، فقط یک بار یا در بهترین حالت چند بار قابل استفاده هستند. به تازگی محققان موسسه فناوری ماساچوست (MIT) حسگر نانویی ساختند که می‌تواند به صورت مداوم اقدام به پایش گاز سمی در محیط کند.
ساخت نانوحسگر گازی برای پایش مستمر گازهای سمی
این سیستم جدید دو فناوری را ترکیب می‌کند و آن‌ها را به شکلی گرد هم می‌آورد که ضمن جلوگیری از محدودیت‌های آن‌ها، مزایای هر یک را حفظ کند. این تیم از ماده‌ای به نام چارچوب آلی فلزی یا MOF استفاده کرده است که نسبت به ذرات ریز گاز بسیار حساس است. آن‌ها این فناوری را با یک ماده پلیمری که بسیار بادوام است ترکیب کرده‌اند، پلیمری که کار با آن بسیار ساده است.
در مقاله‌ای که این گروه در مجله Advanced Material منتشر کرده است، رفتار شیمیایی قوی این نانوکامپوزیت پلیمر/MOF مورد بررسی قرار گرفته است.
چارچوب‌های آلی فلزی، بسیار متخلخل بوده به طوری که مساحت سطحی بالایی دارند. برخی عایق و برخی رسانا هستند. این ساختار اسفنجی شکل می‌تواند مولکول‌های گاز را به دام اندازد. گومیوسنگ از محققان این پروژه می‌گوید: « وجود گاز موجب تغییر مقاومت چارچوب آلی فلزی می‌شود و با این کار می‌توان گاز را شناسایی کرد. مشکل این ساختارها این است که به سرعت اشباع می‌شوند و دیگر نمی‌توان از ان استفاده نمود. بنابراین ما تصمیم گرفتیم که برای حل این مشکل از یک کامپوزیت پلیمری استفاده نماییم که برگشت‌پذیر است.»
این تیم پلیمرها را در یک محلول مایع به همراه چارچوب آلی فلزی به صورت پودر ترکیب کرده و مخلوط را روی یک بستر قرار دادند، جایی که آن‌ها را در یک پوشش یکنواخت و نازک خشک می‌کنند. محصول ایجاد شده یک حسگر با حساسیت بالا است که برگشت‌پذیر نیز هست.
وجود گاز در محیط مقاومت الکتریکی آن را تغییر می‌دهد، وقتی مولکول‌های گاز به طور موقت در مواد به دام می‌افتند این تغییرات در مقاومت را می‌توان به طور مداوم با اتصال یک اهم‌متر کنترل کرد. آن‌ها از این سامانه برای شناسایی دی‌اکسید نیتروژن استفاده کردند، گاز سمی که توسط احتراق ایجاد می‌شود.
این حسگر بعد از صد بار تشخیص هنوز عملکرد اولیه خود را تنها با ۵ تا ۱۰ درصد افت، دارد که نشان می‌دهد پتانسیل استفاده طولانی مدت را دارد.
علاوه بر این، این ماده حساسیت به مراتب بیشتری نسبت به اکثر آشکارسازهای مورد استفاده برای دی‌اکسید‌نیتروژن دارد.
