تاثیر پرتو فرابنفش در حسگری نانولوله‌های کربنی

نانولوله‌های کربنی تک جداره به‌دلیل نسبت سطح به حجم بالا و خواص
الکترونیکی منحصر به‌فرد می‌تواند به‌عنوان حسگر نانومقیاس برای شناسایی
مولکول‌های زیستی مورد استفاده قرار گیرد. از آنجایی که هر اتم در این
نانوساختارها به‌صورت مستقیم با محیط در ارتباط است بنابراین با مولکول‌های
زیستی برهمکنش نزدیکی دارد.

در مقاله‌ای تحت عنوان
Enhanced gas sensing in pristine carbon nanotubes under
continuous ultraviolet light illumination که در سال ۲۰۱۲ در نشریه Scientific
Reports به چاپ رسیده، این گروه تحقیقاتی نشان دادند که تابش پرتو فرابنفش در طول
فرآیند شناسایی گاز می‌تواند عملکرد گاز را صدها برابر افزایش دهد.

تمیز کردن سطح نانولوله کربنی با استفاده از تابش فرابنفش جهت بهبود هدایت چیز
جدیدی نیست اما میزان تاثیر این پرتو در حالت در جا (insitu) برای دانشمندان جالب
توجه است.

در این پروژه پژوهشگران روی اثر تابش فرابنفش بر عملکرد حسگرهای نانولوله کربنی تک
جداره در هوای خشک آزمایشاتی انجام دادند تا مقدار مرجع را به‌دست آورند. سپس حسگر
را در معرض منوکسید نیتروژن قرار داده و نتایج را ثبت کردند.

چن می‌گوید ما دریافتیم در مرحله آخر چرخه شناسایی، پاسخ کوچکی ایجاد می‌شود که این
نشان می‌دهد سایت‌های فعال زیادی به‌صورت اشغال شده وجود دارد. این فرضیه زمانی شکل
گرفت که ما دریافتیم تابش اشعه فرابنفش نه تنها موجب کاهش زمان بازیافت به اندازه
چند ثانیه می‌شود بلکه مقادیر سیگنال را تا ۵ برابر افزایش می‌دهد. این موضوع ما را
بر آن داشت تا به بررسی تمیز کردن درجا در حین شناسایی گاز بپردازیم.

درحالی که تمیزکاری درجا موجب افزایش قابل توجه حساسیت حسگری می‌شود دانشمندان
دریافتند که حضور اکسیژن موجب تضعیف عملکرد حسگر می‌گردد. چن می‌افزاید ما مشاهده
کردیم که طول عمر حسگر بستگی به ضخامت فیلم نانولوله کربنی دارد به‌طوری که افزایش
ضخامت موجب بیشتر شدن طول عمر حسگر می‌شود. بررسی الکتریکی نشان داد که هدایت
نانولوله کربنی تحت تابش فرابنفش کاهش می‌یابد. مشاهدات ما حاکی از آن است که
نانولوله‌های کربنی به آهستگی توسط تابش فرابنفش زدوده می‌شوند که باید برای بررسی
مکانیسم این فرآیند مطالعات بیشتری انجام داد.

برای ممانعت از آسیب نانولوله‌های کربنی این گروه به بررسی اثر تابش فرابنفش در یک
محیط کنترل شده پرداختند. در نهایت دریافتند که تابش فرابنفش آسیب چندانی روی
نانولوله‌ها ندارد.