محققان دانشگاه اُهایو روشی جدید برای تولید نانوذرات اکسید فلزی بسیار خالص توسعه داده‌اند. آنها از این فرایند ساده، سریع و دماپایین برای تولید مواد مورد استفاده در حسگرهای گازی بهره برده‌اند که می‌توانند مواد سمی صنعتی (TICs) و عوامل سلاح‌های زیستی را شناسایی کنند.
روشی جدید برای ساخت حسگر مواد سمی
محققان دانشگاه اُهایو روشی جدید برای تولید نانوذرات اکسید فلزی بسیار خالص توسعه داده‌اند. آنها از این فرایند ساده، سریع و دماپایین برای تولید مواد مورد استفاده در حسگرهای گازی بهره برده‌اند که می‌توانند مواد سمی صنعتی (TICs) و عوامل سلاح‌های زیستی را شناسایی کنند.
پاتریشیا موریس، استادیار علوم و مهندسی مواد در دانشگاه ایالتی اُهایو رهبری این تیم تحقیقاتی را بر عهده داشته است. آنها مواد جامدی توسعه داده‌اند که می‌توانند مواد شیمیایی سمی را شناسایی کنند. بنابر گفته وی، چالش اصلی این کار طراحی ماده‌ای است که در صورت استفاده در یک حسگر، واکنش سریع و قابل اطمینانی نسبت به مواد شیمیایی مختلف همچون TICها داشته باشد.
او می‌گوید: «اینها حسگرهایی هستند که سربازان می‌توانند در میدان نبرد آنها را بپوشند و یا اینکه مأموران اورژانس و کمک‌های اولیه زمان مواجهه با یک حادثه در مراکز شیمیایی آن را به تن داشته باشند».
ماده مورد مطالعه اکسید نیکل است که ویژگی‌های الکتریکی غیرعادی دارد. آزمایشگاه‌های دیگر اکسید نیکل را برای استفاده در باتری‌ها، پیل‌های سوختی، پیل‌های خورشیدی، و حتی روکش‌هایی که تغییر رنگ می‌دهند، مطالعه می‌نمایند.
اما دکتر موریس و الوین بیچ که دانشجوی دکترای دانشگاه ایالتی اُهایو است، بیشتر علاقه‌مند مطالعه چگونگی تغییر رسانایی الکتریکی اکسید نیکل زمان نشستن مواد سمی روی آن هستند. بیچ یک لایه نازک از این ماده را روی سامانه‌های میکروالکترومکانیکی اعمال می‌کند تا بتواند مواد سمی شناخته شده را تشخیص دهد.
نحوه عمل این نوع حسگر مشابه مکانیسم عملکرد حسگرهای معمول دیگر است. بیچ می‌گوید: «بینی انسان از سیگنال‌های ایجاد شده توسط صدها هزار نورون حسگری برای شناسایی مواد شیمیایی استفاده می‌کند. ما در اینجا از ترکیبی از پاسخ‌های الکتریکی برای شناسایی امضای یک ماده شیمیایی سمی بهره می‌بریم».
کلید ساخت این حسگر، نحوه تولید نانوذرات اکسید نیکل است. موریس و بیچ یک روش سنتزی جدید توسعه داده‌اند که با استفاده از آن می‌توانند نانوذرات بسیار کوچک (مساحت سطحی بالا و برهمکنش قوی با مواد شیمیایی) و بسیار خالص (امکان شناسایی مقادیر بسیار کم از مواد) را تولید نمایند. قطر هر ذره اکسید نیکل تنها ۵ نانومتر است.
بیچ این روش سنتزی را به بیانی بسیار ساده توضیح می‌دهد: «همه چیز را باهم در یک ظرف فشار بالا ریخته، آن را در گرمخانه قرار داده، شسته و استفاده می‌کنیم». البته دمای پخت، زمان حرارت‌دهی و فشار مورد نیاز باید به دقت کنترل شود.
نتایج کار این پژوهشگران در مجله Materials Chemistry and Physics منتشر شده است.
