یک تیم دانشجویی از دانشگاه نورث‌وسترن موفق به ساخت نانوحسگر شیمیایی ارزان قیمت شدند. این گروه با کشیدن خط روی کاغذ با مداد، یک خط رسانای الکتریکی حساس به بخارات سمی ایجاد کردند که در حضور مواد شیمیایی خطرناک، هدایت الکتریکی آن تغییر می‌کند.
روشی برای ساخت نانوحسگر شیمیایی ارزان قیمت
گاهی برای حل یک مسئله نیاز به فناوری بسیار پیچیده نیست، تنها کافی است که کمی به اطراف نگاه کنید. سه دانشجوی دانشگاه نورث‌وسترن نشان دادند که تنها با استفاده از یک تکه کاغذ و مداد می‌تواند دستگاهی برای شناسایی و اندازه‌گیری بخارات شیمیایی خطرناک ساخت. این گروه نتایج یافته‌های خود را در قالب مقاله‌ای با عنوان Pencil Drawn Strain Gauges and Chemiresistors on Paper در نشریه Scientific Reportsبه چاپ رساندند.
ایده این پروژه در پاییز ۲۰۱۱ هنگام بحث پیرامون خواص هدایت الکترونی در کلاس درس ” مقدمه‌ای بر هدایت الکتریکی گرافن” شکل گرفت. جیازینگ هوانگ استادیار رشته مهندسی مواد می‌گوید: وقتی شما یک خط روی کاغذ می‌کشید ممکن است تعداد زیادی لایه گرافنی روی ورق ایجاد کرده باشید. در یکی از کلاس‌ها، یکی از دانشجویان پرسید آیا می‌توان از این گرافنی که روی کاغذ ایجاد شده برای کاری استفاده کرد؟ ما درباره این سوال به بحث پرداختیم که در نهایت به ایده این پروژه رسیدیم.
این گروه که در آن جمعی از دانشجویان شرکت داشتند، ابتدا هدایت الکتریکی این لایه‌های گرافنی را اندازه گرفتند و سپس از آن به‌عنوان الکترود استفاده کردند. نتایج کار محققان نشان داد که با خم کردن کاغذ به یک جهت، هدایت الکتریکی گرافن افزایش می‌یابد که دلیل آن متراکم شدن ذرات گرافن است، خم شدن کاغذ به سمت دیگر موجب کاهش هدایت الکتریکی می‌شود که دلیل آن شل شدن شبکه گرافنی است.
این گروه دانشجویی، بار دیگر این آزمایش را روی مداد دیگری انجام دادند که در نوک آن علاوه‌بر گرافیت نوعی پلیمر نیز وجود داشت. آنها موفق به تکرار همین نتایج با مداد جدید شدند اما نکته جالبی که اتفاق افتاد این بود که دانشجویان دریافتند وجود مواد شیمیایی فرار و خطرناک می‌تواند روی هدایت الکتریکی این سیستم تاثیر گذارد.
وجود مواد شیمیایی فرار (حلال‌های مضر، بخارات خطرناک صنعتی و غیره) در محیط موجب جذب این ترکیبات به پلیمر موجود در خط کشیده شده روی کاغذ می‌شود که این کار باعث تغییر هدایت الکتریکی می‌شود. معمولا برای ساخت حسگرهای شناسایی بخارات سمی از مواد گرانقیمت استفاده می‌شود اما در این پروژه با مواد ساده و ارزان این کار انجام می‌شود.
