پژوهشگران دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، الکترودهایی تولید نمودند که سبب افزایش حساسیت و حد تشخیص حسگرها و زیست حسگرها خواهد شد. مهم‌ترین مزیت این الکترود، قابلیت استفاده‌ی مکرر با پولیش دادن سطح آن است. کلینیک‌های پزشکی و تشخیصی و صنایع الکترونیک می‌توانند از نتایج این طرح استفاده نمایند.
تبریز: ساخت الکترودهای تجدیدپذیر با گرافن
یکی از مشکلات الکترودهای اصلاح شده‌ی معمولی، نیاز به اصلاح کردن‌های متوالی است. زمانی‌که محیط آزمایش باعث کاهش دقت و صحت پاسخ الکترود و تکرارپذیری رفتار الکترود شود، این مسأله حادتر می‌شود. برای رفع این مشکل می‌توان از الکترودهایی که به صورت حجمی اصلاح می‌شوند، استفاده کرد. یکی از این الکترودها، الکترود کربن سرامیک است. در این طرح پژوهشی، برای بهبود خواص فیزیکی و شیمیایی و افزایش کارآیی الکترود کربن سرامیک، در ساختار سل-ژل، از گرافن به جای گرافیت استفاده شده است.
دکتر رحیم محمدرضائی، در خصوص رفتار الکترود ساخته شده عنوان کرد: «الکترود کامپوزیت سرامیک/گرافن دارای هدایت الکتریکی بالا، رفتار الکتروکاتالیستی خوب و قابلیت پولیش دادن بوده و می‌تواند بعد از هر مرحله پولیش دادن، دوباره مورد استفاده قرار بگیرد.»
این الکترود اصلاح شده‌ی تجدیدپذیر را می‌توان در ساخت حسگرها و زیست‌حسگرهای الکتروشیمیایی مورد استفاده قرار داد. باید دقت داشت به دلیل بکارگیری گرافن به جای گرافیت در ساختار الکترود، حساسیت حسگرها افزایش می‌یابد.
وی در ادامه به دلیل جایگزینی گرافن با گرافیت اشاره کرد و افزود: «در این کار پژوهشی، برای اولین بار از گرافن در ساختار الکترودهایی بر پایه‌ی سل-ژل استفاده شده است. گرافن مزیت‌های زیادی در مقایسه با گرافیت و نانولوله‌های کربنی دارد. این ماده یک نیمه هادی با باند گاف صفر است که به همین خاطر هدایت الکتریکی آن فوق العاده بالاست. همچنین در عین حالی که بسیار سبک است، از لحاظ مکانیکی دارای استحکام بسیار بالایی (حدود ۲۰۰ برابر فولاد) است.»
با توجه به نتایج، حسگر الکتروشیمیایی ساخته شده دارای حساسیت بالا، حد تشخیص پایین و تکرارپذیری خوب بوده و نسبت به الکترود کربن سرامیک دارای پتانسیل پایین‌تری برای اکسایش الکتروکاتالیستی آسکوربیک اسید است.
به گفته‌ی این محقق، در این کار پژوهشی نانوورق‌های گرافن با استفاده از روش هامر تهیه شدند. سپس مقدار مشخصی از پودر گرافن در ساختار محلولی که حاوی پیش‌ماده‌های سل-ژل بود، پراکنده شدند. در اثر انجام واکنش هیدرولیز و سفت شدن ژل حاصله، گرافن در ساختار ژل به دام افتاده و به محصولی سیاه رنگ، هادی و سخت تبدیل می‌شود. در ادامه مقدار مشخصی از خمیر نهایی قالب‌گیری و به عنوان الکترود قابل پولیش استفاده شد. برای بررسی کارآیی الکترود ساخته شده از روش‌های الکتروشیمیایی مانند ولتامتری چرخه‌ای و آمپرومتری استفاده شد.
این پژوهش از همکاری دکتر رحیم محمدرضائی و دکتر حبیب رزمی- اعضای هیأت علمی دانشگاه شهید مدنی آذربایجانبه دست آمده که نتایج آن در مجله‌ی Microchimica Acta (جلد ۱۸۱، شماره ۱۶-۱۵، سال ۲۰۱۴، صفحات ۱۸۷۹ تا ۱۸۸۵) به چاپ رسیده است.
دکتر رحیم محمدرضائی، در خصوص رفتار الکترود ساخته شده عنوان کرد: «الکترود کامپوزیت سرامیک/گرافن دارای هدایت الکتریکی بالا، رفتار الکتروکاتالیستی خوب و قابلیت پولیش دادن بوده و می‌تواند بعد از هر مرحله پولیش دادن، دوباره مورد استفاده قرار بگیرد.»
این الکترود اصلاح شده‌ی تجدیدپذیر را می‌توان در ساخت حسگرها و زیست‌حسگرهای الکتروشیمیایی مورد استفاده قرار داد. باید دقت داشت به دلیل بکارگیری گرافن به جای گرافیت در ساختار الکترود، حساسیت حسگرها افزایش می‌یابد.
وی در ادامه به دلیل جایگزینی گرافن با گرافیت اشاره کرد و افزود: «در این کار پژوهشی، برای اولین بار از گرافن در ساختار الکترودهایی بر پایه‌ی سل-ژل استفاده شده است. گرافن مزیت‌های زیادی در مقایسه با گرافیت و نانولوله‌های کربنی دارد. این ماده یک نیمه هادی با باند گاف صفر است که به همین خاطر هدایت الکتریکی آن فوق العاده بالاست. همچنین در عین حالی که بسیار سبک است، از لحاظ مکانیکی دارای استحکام بسیار بالایی (حدود ۲۰۰ برابر فولاد) است.»
با توجه به نتایج، حسگر الکتروشیمیایی ساخته شده دارای حساسیت بالا، حد تشخیص پایین و تکرارپذیری خوب بوده و نسبت به الکترود کربن سرامیک دارای پتانسیل پایین‌تری برای اکسایش الکتروکاتالیستی آسکوربیک اسید است.
به گفته‌ی این محقق، در این کار پژوهشی نانوورق‌های گرافن با استفاده از روش هامر تهیه شدند. سپس مقدار مشخصی از پودر گرافن در ساختار محلولی که حاوی پیش‌ماده‌های سل-ژل بود، پراکنده شدند. در اثر انجام واکنش هیدرولیز و سفت شدن ژل حاصله، گرافن در ساختار ژل به دام افتاده و به محصولی سیاه رنگ، هادی و سخت تبدیل می‌شود. در ادامه مقدار مشخصی از خمیر نهایی قالب‌گیری و به عنوان الکترود قابل پولیش استفاده شد. برای بررسی کارآیی الکترود ساخته شده از روش‌های الکتروشیمیایی مانند ولتامتری چرخه‌ای و آمپرومتری استفاده شد.
این پژوهش از همکاری دکتر رحیم محمدرضائی و دکتر حبیب رزمی- اعضای هیأت علمی دانشگاه شهید مدنی آذربایجانبه دست آمده که نتایج آن در مجله‌ی Microchimica Acta (جلد ۱۸۱، شماره ۱۶-۱۵، سال ۲۰۱۴، صفحات ۱۸۷۹ تا ۱۸۸۵) به چاپ رسیده است.
