روش نوین محققان ایرانی در ساخت نانوحسگرهای گازی

محققان پژوهشگاه مواد و انرژی ایران با همکاری دانشگاه بارسلون اسپانیا، نانوحسگرهایی با حساسیت و زمان پاسخ دهی به مراتب سریع‌تر نسبت به حسگرهای موجود ساخته‌اند.

آقای مهندس جواد اسماعیل زاده دانشجوی کارشناسی ارشد نانومواد به همراه دکتر مرزبان راد و دکتر رئیسی از پژوهشگاه مواد و انرژی، با همکاری دکتر زمانی از دانشگاه بارسلون اسپانیا، موفق به معرفی روشی جدید به منظور ساخت نانوحسگرهای گازی شدند. این حسگرها در مقایسه با سایر حسگرهای ساخته شده، از تکرار پذیری، سرعت ساخت و راندمان بالا و همچنین از قیمت پایینی برخوردارند.

مهندس اسماعیل زاده در این رابطه گفت: «مراحل انجام آزمایش، شامل مشخصه‌یابی نانوپودر مورد استفاده به عنوان ماده حسگر، لایه نشانی ماده حسگر و در پایان انجام تست‌های حسگری در مقابل گاز آلاینده‌ی دی‌اکسید نیتروژن در دماهای مختلف و غلظت‌های مختلف بود. روش لایه نشانی که در این کار علمی مورد استفاده قرار گرفت، استفاده از جریان الکتریکی متناوب فرکانس اندک بود که برای نخستین بار به‌وسیله‌ی گروه تحقیقاتی ما معرفی شده است.»

محقق این طرح در ادامه افزود: «این روش نوین، این قابلیت را داراست که می‌تواند نحوه‌ی چیدمانِ نانوذراتِ به‌کار رفته به عنوان ماده‌ی حسگر را در لایه‌ی حسگر کنترل کند و آنها را به شیوه‌ای مطلوب که در میزان کارایی و عملکرد نهایی قطعه موثر است، لایه نشانی کند، به همین سبب نانو حسگرهای ساخته شده با این روش با نمونه‌های مشابه توان رقابت را دارد و این یکی از ویژگی‌های اصلی این نوع روش ساخت است.»

در ساخت این نانو حسگرها، با استفاده از روش الکتروفورزیس با میدان متناوب کم، Ti02 بر روی یک لایه از آلومینیوم به منظور تشخیص گاز دی‌اکسید نیتروژن، لایه نشانی شد. الگوی لایه نشانی شده با استفاده از الکتروسکوپ نوری و SED و XRD بررسی شد. این بررسی‌ها در غلظت‌های رقیق و متفاوتی از گاز در دامنه دمایی ۴۵۰ تا ۵۵۰ درجه سانتی‌گراد مورد بررسی قرار گرفت و نتایج حاکی از آن بود که این روش حساسیت بسیار خوبی در مقابل گاز دی‌اکسید نیتروژن از خود نشان می‌دهد. همچنین زمان بازیابی نانوحسگر گازی در دمای ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد ۲٫۵ دقیقه و زمان پاسخ به حضور گاز، ۱٫۵ دقیقه گزارش شد که در نوع خود زمان‌های کوتاهی برای یک حسگر است.

علت حساسیت بالای این نوع نانوحسگرها نیز به ساختار متخلخل ماده‌ی حسگر، تماس مناسب آن با بستر و تجمع الکترودها ارتباط داده شد که می‌توان تمام آنها را از ویژگی‌های نانومواد استفاده شده در این نانوحسگرها دانست.

به گفته مهندس اسماعیل زاده استفاده از فناوری نانو در حسگرها ویژگی‌های برتری به این نوع حسگرها داده است که می‌توان به اثر اندازه ذرات در رسیدن به سطحِ ویژه‌ی بالای مادهی حسگری که با گاز هدف در تماس است اشاره کرد. همچنین از ویژگی‌های برجسته، تعداد پیوندهای شکسته شده بیشتر در مواد با اندازه نانو است که چنین خاصیتی را نمی‌توان در مواد توده‌ای دید.

این مطالعات و تحقیقات در راستای رفع نیاز به حسگرهای حساس و سریع صورت گرفته است و مراحل ثبت اختراع آن نیز در حال انجام است و طبق اظهارات محققان، در صورت وجود حمایت لازم قابلیت تولید انبوه آن دور از دسترس نیست.

نتایج این تحقیقات در مجله Sensors and Actuators B: Chemical (شماره ۱، جلد ۱۶۱، ۳ ژانویه سال ۲۰۱۲) منتشر شده است. علاقمندان می‌توانند متن مقاله را در صفحات ۴۰۱ الی ۴۰۵ همین شماره مشاهده نمایند.