محققان موسسه استاندارد و فناوری (NIST) روش جدیدی برای ایجاد یک شناساگر بسیار حساس توصیف کرده‌اند. این حسگر جدید که مبتنی بر نانولوله‌های اکسید فلزی است، نسبت به ابزارهای فعلی مبتنی بر فیلم‌های نازک، ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ برابر حساس‌تر بو‌ده و می‌تواند به طور همزمان برای شناسایی چندین عامل مورد استفاده قرار بگیرد.
تولید حسگرهای گازی بسیار حساس با استفاده از نانولوله‌های اکسید فلزی
زمانی که سلول‌ها تحت فشار قرار دارند، از طریق آزاد کردن مقادیر اندکی اکسید نیتروژن و گازهای سمی دیگر، بخاراتی از خود منتشر می‌کنند. در مقاله جدیدی که اخیراً توسط محققان موسسه استاندارد و فناوری (NIST) منتشر شده است، روش جدیدی برای ایجاد یک شناساگر بسیار حساس توصیف شده است. حساسیت این شناساگر می‌تواند به حدی بالا باشد که بتواند این مقادیر اندک گازهای خروجی از سلول‌ها را تشخیص دهد. در صورت توسعه این شناساگرها می‌توان از آنها در تعیین چگونگی ارتباط سلول‌ها با یکدیگر، و تعیین مضر بودن یا نبودن داروها یا نانوذرات برای سلول‌ها استفاده کرد. این حسگرهای جدید که مبتنی بر نانولوله‌های اکسید فلزی هستند، نسبت به ابزارهای فعلی مبتنی بر فیلم‌های نازک، ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ برابر حساس‌تر بو‌ده و می‌توانند به طور همزمان برای شناسایی چندین عامل مورد استفاده قرار بگیرند.
حسگرهای گازی عموماً از طریق تشخیص تغییرات بسیار کوچکی که مولکول‌های گاز رسوب یافته روی فیلم نازک، در رسانایی الکتریکی آن ایجاد می‌کنند، عمل می‌کنند. بنابراین هرچه سطح فیلم نازک بزرگ‌تر باشد، حساسیت آن بیشتر است. دانشمندان علاقه‌مند به توسعه حسگرهای مبتنی بر نانولوله‌ها هستند، زیرا این ساختارها با دارا بودن دیواره‌هایی که تنها چند نانومتر ضخامت دارند، از مساحت سطحی بسیار بالایی برخوردارند.
بنا بر گفته کرت بنکشتاین، یکی از محققان این کار پژوهشی، با وجودی که مناسب بودن نانولوله‌ها برای استفاده در کاربردهای حسگری به اثبات رسیده است، ساخت ابزارهای حسگری مبتنی بر این نانوساختارها، فرایندی سخت، غیردقیق، و زمان‌بر است. از روش‌های قدیمی مورد استفاده برای این منظور می‌توان به پخش تصادفی نانولوله‌های آزاد روی یک سطح دارای اتصالات الکتریکی (با این امید که حداقل تعداد کمی از این نانولوله‌ها در جای مناسب قرار بگیرند) یا لایه‌نشانی اتصالات الکتریکی روی نانولوله‌ها پس از انتشار آنها اشاره کرد. این روش‌ها با وجودی که منجر به ایجاد ابزارهای عملکردی می‌شوند، اما دانشمندان نمی‌دانند که اتصالات الکتریکی دقیقاً در چه نقاطی روی سطح ایجاد می‌شوند. این امر انجام چند تست را به صورت همزمان غیرممکن می‌سازد. به علاوه، این حسگرها به اندازه‌ای که می‌توانند حساس باشند، نیستند، زیرا هیچ راهی برای اطمینان از اینکه مولکول‌های گاز با دیواره داخلی نانولوله‌ها برهمکنش می‌کنند، وجود ندارد.
محققان NIST برای حل این مشکل از یک ورقه اکسید آلومینیوم به ضخامت موی انسان استفاده کردند که میلیون‌ها سوراخ به قطر حدود ۲۰۰ نانومتر روی آن ایجاد شده بود. آنها از این حفرات به عنوان قالب استفاده کرده و ورقه آلومینیومی را داخل محلولی از یون‌های تنگستن فرو بردند. بدین ترتیب داخل حفرات روکش‌دهی شده و نانولوله‌ها در همان محل قالب‌گیری شدند. پس از تشکیل نانولوله‌ها، بالا و پایین ورقه آلومینیومی را با لایه نازکی از طلا پوشاندند تا به عنوان اتصال الکتریکی عمل کند.
حساسیت بالای این حسگر از طراحی آن نشأت می‌گیرد. در این نوع طراحی این اطمینان وجود دارد که هر نوع پاسخی از طرف حسگر، از برهمکنش مولکول‌های گاز با دیواره داخلی نانولوله‌ها ناشی می‌شود. این پژوهشگران خاطر نشان می‌سازند تا زمانی که انتهای نانولوله‌ها باز باشد، می‌توان به آسانی از این روش برای نانولوله‌هایی از جنس نیمه‌رساناها و اکسیدهای فلزی دیگر بهره برد.
