پژوهشگران برای کمک به رصد آلودگی هوا، یک حسگر مینیاتوری گازی مبتنی بر نانولوله‌های کربنی ساختند. این حسگر از حساسیت بالایی برخوردار است.
مطالعه آلودگی هوا با استفاده از حسگرهای کوچک نانویی
یک تیم تحقیقاتی از اکول پلی‌تکنیک نشان دادند که آن‌ها قادر به تشخیص غلظت بسیار کم دی اکسید نیتروژن هستند. نتایج پژوهش آن‌ها در Nanoscale Advances منتشر شده است.
در یکی از سخنرانی‌های ریچارد فاینمن، فیزیکدان و بنیان‌گذار فناوری نانو آمده است که «در مقیاس‌های پایین فضای زیادی وجود دارد» این گفته فاینمن دانشمندان را تشویق کرد تا «جهان» بینهایت کوچکی را کشف کنند. شصت سال بعد از این سخنرانی، اکتشافات ادامه می‌یابد و کاربردهای دستاوردهای این اکتشافات در حال افزایش است. اکتشافات دنیای بینهایت کوچک منجر به کشف و سنتز مواد جدید نانومتری می‌شود.
تیم تحقیقاتی کاتسل سورین کوجوکارو، مدیر تحقیق CNRS در آزمایشگاه فیزیک رابط‌ها و فیلم‌های نازک (LPICM) به‌خصوص به نانولوله‌های کربنی و استفاده از آن‌ها در حسگرها علاقه‌مند است. به لطف بودجه آندره سیتروئن، آن‌ها دستگاه الکترونیکی برای تشخیص دی‌اکسید نیتروژن (NO2) موجود در جو با غلظت‌های بسیار کم (زیر ppm) ساخته‌اند.
نانولوله‌های کربنی تک جداره (SWCNT) یکی از مواد نمادین فناوری نانو است که از زمان کشف در ۳۰ سال پیش، ویژگی‌های مکانیکی، نوری و الکترونیکی باورنکردنی خود را نشان داده است. آن‌ها به محیط خود بسیار حساس هستند. وجود مولکول در نزدیکی آن‌ها می‌تواند تغییر قابل اندازه‌گیری در برخی از خواص نانولوله‌ها ایجاد کند. این حساسیت، آن‌ها را به‌گزینه‌ای عالی برای استفاده در حسگرها تبدیل می‌کند.
برای مقابله با آلودگی هوا، قبل از هر چیز آلودگی باید قابل اندازه‌گیری باشد. تولید حسگرها برای گازهای سمی و آلاینده‌ها از اهمیت به‌سزایی برخوردار است.
استفاده از نانولوله‌های کربنی در این حسگرها بسیار مورد توجه قرار گرفته است زیرا امکان کوچک‌سازی دستگاه‌ها را فراهم می‌کند.
هنگامی‌که از نانولوله‌ها به‌عنوان کانال‌های رسانایی در ترانزیستور اثر میدانی استفاده می‌شود، حساسیت آن‌ها نسبت به حضور مولکول‌های خاص، باعث ایجاد تغییر در پاسخ ترانزیستور شده و امکان تشخیص آن‌ها را فراهم می‌کند.
با این حال، جریان اندازه‌گیری شده در این نوع دستگاه بسیار کم است و نیاز به استفاده از تقویت‌کننده‌ها و یک زنجیره اندازه‌گیری دارد که با روند کوچک‌سازی حسگرها مغایرت دارد و مصرف انرژی آن‌ها را به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهد.
برای پاسخگویی به این چالش‌های زیست محیطی است که تیم تحقیقاتی این پروژه، متخصص در نانولوله‌های کربنی، اقدام به ارائه فناوری جدیدی کردند. براساس پتنت ثبت شده و دو مطالعه قبلی، آن‌ها از نانولوله‌های کربنی تک جداره در دستگاه الکترونیکی برای تشخیص دی‌اکسید نیتروژن (NO2) موجود در جو با غلظت‌های کمتر از ppm استفاده کردند. نوآوری این کار در اتصال دو ترانزیستور مبتنی بر نانولوله برای تشکیل یک اینورتر یا دروازه منطقی است.
این دستگاه می‌تواند عملکردهای متعددی داشته باشد، زیرا نانولوله‌های کربنی می‌توانند با عامل‌دار شدن به مولکول‌های مختلف حساس شوند، در نتیجه امکان تشخیص ترکیبات مختلف فراهم می‌شود.
