پژوهشگران دانشگاهی در تحقیقات خود به بررسی محاسباتی و مدل‌سازی حسگری جهت تشخیص گاز فرمالدهید پرداختند. این نتایج، طراحی و ساخت حسگری کارامد را ممکن ساخته و در صنایع لاستیک سازی، نساجی و کشاورزی کاربرد دارد.
کرمان: مدل‌سازی حسگری جهت شناسایی گاز فرمالدهید در محیط
فرمالدهید، گازی سمی است که از راه پوست، گوارش و تنفس جـذب بـدن می‌شود. اثرات فرمالدهید بر بدن، تحریک اولیه‌ی پوست، چشم و مخاط تنفسی است. در تحقیقات متعدد اثـرات حـاد و مـزمن آن شامل سرطان‌زایی در بینـی و قسـمت‌هـای فوقـانی دستگاه تـنفس در حیوانـات آزمایشـگاهی و همچنـین تأثیر این ماده بر کاهش ظرفیت‌های تنفسی انسـان در تماس طولانی مدت، به تأیید رسیده است.
هدف از انجام این کار معرفی یک حسگر جدید برای حذف و شناسایی فرمالدهید در محیط بوده است. برای این منظور با استفاده از روش‌های محاسباتی متعدد، به بررسی جذب فرمالدهید بر روی نانولوله‌ی کربنی پرداخته شده است.
به گفته‌ی دکتر مهدی یوسفیان، استفاده از نانولوله‌ها در ساخت حسگر، سرعت عمل حسگر را بالا می‌برد. از طرفی طراحی‌های دقیق و قابل استناد باعث کاهش شدید هزینه‌ها برای ساخت حسگر می‌شود و می‌توان با درک بیشتری اقدام به سرمایه گذاری جهت تجاری سازی آن‌ها نمود.
فرمالدهید در سـاخت رزیـن‌هـا و لاستیک خام، علــف‌کــش‌هــا و قارچ کش‌های کشاورزی و نیز برای بهبود و ثبات رنـگ روی پارچـه اسـتفاده می‌گردد. به عبارت دیگر، افراد زیادی با فرمالدهید در تماس هستند و بخارهای این ماده به طور گسترده در محیط وجود دارد. بنابراین با کاربرد نتایج این طرح می‌توان تا حد زیادی سبب کاهش بخارهای این گاز سمی در محیط شده و از بروز بسیاری از بیماری‌های ناشی از حضور آن جلوگیری کرد.
یوسفیان در توضیح محاسبات انجام شده در این پژوهش بیان کرد: «در این مدل‌سازی تمامی حالات ممکن برای جذب مولکول فرمالدهید بر روی نانولوله در نظر گرفته و انرژی جذب آن محاسبه شده است. همچنین یکی از فرضیات به منظور بهبود و افزایش قدرت جذب این مولکول، عاملدار شدن نانولوله‌ی کربنی توسط اتم پالادیم بود. سپس قابلیت این نانوساختار نیز در شناسایی و جذب فرمالدهید بررسی شد.»
محاسبات نشان داده انرژی جذب نانولوله‌ی عاملدار شده به طور میانگین ۱۲ برابر نانولوله‌ی خالص است. این نتایج نشان می‌دهد که نانولوله‌ی کربنی عامل دار شده با پالادیم می‌تواند به عنوان یک حسگر بسیار مناسب برای جذب و حذف فرمالدهید بکار رود.
دکتر مهدی یوسفیان- عضو هیأت علمی دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی کرمان، دکتر حیدر رئیسی- عضو هیأت علمی دانشگاه بیرجند و عادله مولا- دانشجوی دکترای شیمی فیزیک دانشگاه پیام نور مشهد در انجام این طرح همکاری داشته‌اند. نتایج این کار در مجله‌ی Sensors and Actuators B: Chemical (جلد ۲۱۲، شماره ۱، سال ۲۰۱۴، صفحات ۳۹ تا ۴۴) منتشر شده است.
هدف از انجام این کار معرفی یک حسگر جدید برای حذف و شناسایی فرمالدهید در محیط بوده است. برای این منظور با استفاده از روش‌های محاسباتی متعدد، به بررسی جذب فرمالدهید بر روی نانولوله‌ی کربنی پرداخته شده است.
به گفته‌ی دکتر مهدی یوسفیان، استفاده از نانولوله‌ها در ساخت حسگر، سرعت عمل حسگر را بالا می‌برد. از طرفی طراحی‌های دقیق و قابل استناد باعث کاهش شدید هزینه‌ها برای ساخت حسگر می‌شود و می‌توان با درک بیشتری اقدام به سرمایه گذاری جهت تجاری سازی آن‌ها نمود.
فرمالدهید در سـاخت رزیـن‌هـا و لاستیک خام، علــف‌کــش‌هــا و قارچ کش‌های کشاورزی و نیز برای بهبود و ثبات رنـگ روی پارچـه اسـتفاده می‌گردد. به عبارت دیگر، افراد زیادی با فرمالدهید در تماس هستند و بخارهای این ماده به طور گسترده در محیط وجود دارد. بنابراین با کاربرد نتایج این طرح می‌توان تا حد زیادی سبب کاهش بخارهای این گاز سمی در محیط شده و از بروز بسیاری از بیماری‌های ناشی از حضور آن جلوگیری کرد.
یوسفیان در توضیح محاسبات انجام شده در این پژوهش بیان کرد: «در این مدل‌سازی تمامی حالات ممکن برای جذب مولکول فرمالدهید بر روی نانولوله در نظر گرفته و انرژی جذب آن محاسبه شده است. همچنین یکی از فرضیات به منظور بهبود و افزایش قدرت جذب این مولکول، عاملدار شدن نانولوله‌ی کربنی توسط اتم پالادیم بود. سپس قابلیت این نانوساختار نیز در شناسایی و جذب فرمالدهید بررسی شد.»
محاسبات نشان داده انرژی جذب نانولوله‌ی عاملدار شده به طور میانگین ۱۲ برابر نانولوله‌ی خالص است. این نتایج نشان می‌دهد که نانولوله‌ی کربنی عامل دار شده با پالادیم می‌تواند به عنوان یک حسگر بسیار مناسب برای جذب و حذف فرمالدهید بکار رود.
دکتر مهدی یوسفیان- عضو هیأت علمی دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی کرمان، دکتر حیدر رئیسی- عضو هیأت علمی دانشگاه بیرجند و عادله مولا- دانشجوی دکترای شیمی فیزیک دانشگاه پیام نور مشهد در انجام این طرح همکاری داشته‌اند. نتایج این کار در مجله‌ی Sensors and Actuators B: Chemical (جلد ۲۱۲، شماره ۱، سال ۲۰۱۴، صفحات ۳۹ تا ۴۴) منتشر شده است.
