محققان آمریکایی با استفاده از نانولوله‌های کربنی ابزارهای حسگری کوچکی برای اکسیژن ساخته‌اند. بنابر گفته آنها این ابزارها قابلیت استفاده از فناوری نانو در تولید حسگرهای گازی کم‌مصرف و قابل پوشیدن را نشان می‌دهند.
تولید حسگرهای اکسیژن با استفاده از نانولوله‌های کربنی
محققان آمریکایی با استفاده از نانولوله‌های کربنی ابزارهای حسگری کوچکی برای اکسیژن ساخته‌اند. بنابر گفته آنها این ابزارها قابلیت استفاده از فناوری نانو در تولید حسگرهای گازی کم‌مصرف و قابل پوشیدن را نشان می‌دهند. کسانی که در محیط‌های بسته کار می‌کنند و پایش غلظت اکسیژن برای حفظ زندگی آنها حیاتی است، می‌توانند از این حسگرها بهره‌مند شوند.
محققان دانشگاه پیتزبورگ و آزمایشگاه ملی فناوری‌های انرژی از طریق آرایش نانولوله‌ها با کمپلکس‌های حاوی یوروپیوم (درخت‌سان‌های حاوی کاتیون‌های Eu3+)، شبکه‌ای از نانولوله‌های کربنی با قابلیت حسگری اکسیژن را تولید نموده‌اند. هر یک از این ابزارهای حسگری، کوچک‌تر از ۷ سانتی‌متر مربع بوده و می‌توانند غلظت اکسیژن را در محدوده ۵ تا ۲۷ درصد اندازه بگیرند.
دکتر الکساندر استار که روی این پروژه کار کرده است، می گوید: «با وجودی که نانولوله‌های کربنی نسبت به بسیاری از گازها حساس نیستند، اگر آنها را با اجزای دیگر آرایش کرده و یا عامل‌دار کنید، نسبت به گازها حساس می‌شوند. این کار تنها یک مثال است؛ زمانی که جزء اضافه شده، ماده حساس به اکسیژن است، حسگر اکسیژن به دست می‌آورید».
زمانی که یوروپیوم در یک محلول در معرض اکسیژن قرار می‌گیرد، فلورسانس آن تغییر کرده و شما می‌توانید این تغییر را با طیف‌سنجی نوری اندازه بگیرید. این پژوهشگران دریافتند که اگر یوروپیوم جامد را نیز به مدت طولانی در معرض نور ماورای بنفش قرار دهید، نسبت به اکسیژن حساس می‌شود. ترکیب کردن فلزات نادر با نانولوله‌ها امکان ایجاد ابزاری را فراهم نموده است که نه تنها فلورسانس را اندازه می‌گیرد، بلکه تغییرات رسانایی نانولوله‌های کربنی را که در اثر تماس لایه بالایی با اکسیژن ایجاد می‌شود، تشخیص می‌دهد. استار می‌گوید این راهکار دوگانه موجب کارایی بالاتر این ابزارها شده و احتمال خطا در حسگری اکسیژن را کاهش می‌دهد.
جون هونگ چن که به مطالعه حسگرهای گازی نانوساختار در دانشگاه Wisconsin-Milwaukee اشتغال دارد، می‌گوید این اکتشاف که می‌توان یوروپیوم حالت جامد را نیز به اکسیژن حساس کرد، به خودی خود مهم است. «این محققان نیز روش هوشمندانه‌ای برای تقویت این اثر یافته‌اند».
چون کارکرد این حسگر به نور وابسته است، مثل تمام ابزارهای مبتنی بر فلورسانس به یک منبع UV کوچک نیاز خواهد داشت. استار می‌گوید می‌توان این منبع را به صورت لامپ‌های LED کوچک یا فیبرهای نوری تأمین کرد.
چن با این امر موافق است که توانایی حسگری اکسیژن در دمای معمولی یک نکته کلیدی است، اما فکر می‌کند که مشکل هزینه وجود خواهد داشت. اما به نظر استار ماده مورد استفاده در این حسگرها آنقدر پایین است که هزینه اصلاً مطرح نخواهد بود.
