سنتز نانوسیم‌های چند شاخه با قابلیت شناسایی گاز آلاینده دی‌اکسید نیتروژن

محقق ایرانی دانشگاه هان یانگ کشور کره جنوبی با همکاری پژوهشگرانی از این دانشگاه موفق به سنتز یک نوع نانوحسگر گازی دقیق و با مصرف انرژی پایین شدند. این نانوحسگر قادر است حضور گاز خطرناک نیتروژن دی‌اکسید را با حساسیت بالایی تشخیص دهد.

با وقوع انقلاب صنعتی، سطح زندگی در جوامع به‌سرعت رشد کرده اما از سوی دیگر مشکلات بی‌شماری را نیز به وجود آورده است که از آلودگی هوا و عواقب و اثرات مخرب آن بر روی بدن انسان می‌توان به‌عنوان یکی از مهم‌ترین این مشکلات یاد کرد. در این راستا، اندازه‌گیری میزان حضور گازها در هوا اولین گام در کاهش آلودگی هوا به شمار می‌رود.

دکتر علی میرزایی عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی شیراز و محقق پسادکترای پیشین دانشگاه هان یانگ کره جنوبی ضمن اشاره به گاز دی‌اکسید نیتروژن به‌عنوان یکی از خطرناک‌ترین آلاینده‌های جوی، در خصوص لزوم اجرای این طرح گفت: «گاز NO2 گازی با قدرت اکسیدکنندگی بسیار بالا است و اثرات مخربی بر روی بدن انسان و محیط‌زیست دارد. این گاز به‌طور عمده ناشی از احتراق سوخت‌های فسیلی است و بنابراین از مهم‌ترین عوامل آلاینده هوا به‌ویژه در کلان‌شهرهایی مثل تهران به شمار می‌رود. در واقع این گاز می‌تواند سبب ایجاد مشکلات جدی تنفسی و التهاب چشم در انسان شود.  اختلال در بویایی، خستگی، تحریک گلو، ناراحتی‌های اعصاب و افزایش برونشیت حاد از دیگر اثرات قرارگیری در معرض گاز NO2  است. لذا تشخیص به‌موقع و سریع این گاز توسط حسگر گازی می‌تواند از بروز چنین عوارض نامطلوبی جلوگیری کند.»

وی ادامه داد: «در طرح حاضر یک حسگر گازی مبتنی بر نانوسیم‌های چندشاخه طراحی و سنتز شده است که علاوه بر دقت بالا در شناسایی و اندازه‌گیری گاز، نسبتاً ارزان‌قیمت بوده و از مصرف انرژی و دمایی کارکرد پایینی نیز برخوردار است.»

مطلب پیشنهادی:  تولید تجاری نانوحسگری ارزان با قابلیت استفاده در صنایع مختلف

میرزایی افزود: «نانوسیم‌های چند شاخه گروه منحصربه‌فردی از نانومواد به شمار می‌روند. ساختار این نانوسیم‌ها به گونه‌ای است که یک نانوسیم بر روی ساقه یک نانوسیم دیگر از همان جنس و یا از جنس متفاوت رشد می‌کند. مساحت سطح بسیار بالای نانوسیم‌های چندشاخه این نانوساختارها را برای کاربردهای تشخیصی از جمله تشخیص گاز مناسب کرده است.»

به گفته این محقق در طرح حاضر در ابتدا نانوسیم‌های اکسید قلع سنتز و سپس انشعاباتی از نانوسیم‌های اکسید تلوریوم بر روی ساقه نانوسیم از جنس اکسید قلع ایجاد شده است. روش مورد استفاده جهت سنتز ماده اصلی این حسگر، روش رشد بخار-مایع-جامد بوده است.

براساس مطالعات صورت گرفته پیرامون قابلیت این حسگر از حیث دقت و سرعت پاسخ‌دهی، نانوحسگر مبتنی بر نانوسیم‌های چندشاخه توانسته پاسخ گازی ۱۰٫۲۵ نسبت به  ppm 10 گاز دی‌اکسید نیتروژن را در دمای بهینه ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد و در زمان ۲۴۲ ثانیه ثبت کند.

این پژوهش حاصل تلاش‌های دکتر علی میرزایی – عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی شیراز و جمعی از محققان دانشگاه هان یانگ کشور کره جنوبی است. نتایج این کار در مجله‌ Applied Surface Science  با ضریب تأثیر ۵٫۱۵۵ ( جلد ۴۸۴، سال ۲۰۱۹، صفحات ۱۱۰۲ تا ۱۱۱۰) به چاپ رسیده است.