حسگری که «دی‌اکسید نیتروژن» را در غلظت‌های بسیار ناچیز تشخیص می‌دهد

پژوهشگران نانوحسگری ساختند که قادر است دی‌اکسید نیتروژن را در غلظت‌هایی در حد ۵۰ ppb شناسایی کند. این حسگر برای کمک به افراد مبتلا به آسم بسیار مناسب است.

کد خبر: ۹۲۵۲۶۴

شنبه - ۲۱ فروردين ۱۴۰۰ / April 10, 2021

به گزارش گروه فناوری خبرگزاری دانشجو، دی‌اکسید نیتروژن، یکی از آلاینده‌های هوا بوده که توسط خودرو‌های احتراقی و اجاق‌های گاز سوز منتشر می‌شود. این ماده نه تنها برای آب و هوا مضر است بلکه برای سلامتی انسان‌ها نیز خطرناک است. تماس طولانی مدت با دی‌اکسید نیتروژن با افزایش بیماری‌های قلبی، بیماری‌های تنفسی مانند آسم و عفونت‌ها ارتباط دارد.

دی‌اکسید نیتروژن بی‌بو و نامرئی است، بنابراین شما به یک حسگر ویژه نیاز دارید تا بتواند غلظت‌های خطرناک گاز سمی را با دقت تشخیص دهد. اما بیشتر حسگر‌های موجود مصرف انرژی بالایی دارند، زیرا برای دستیابی به عملکرد مناسب معمولاً باید در دما‌های بالا کار کنند.

یک حسگر بسیار نازک که توسط تیمی از محققان دانشگاه کالیفرنیا ساخته شده، می‌تواند به این نیاز پاسخ دهد. در مقاله‌ای که این گروه تحقیقاتی در مجله Nano Letters به چاپ رساندند، جزئیاتی درباره یک حسگری دوبعدی ارائه کردند که در دمای اتاق کار می‌کند؛ بنابراین، انرژی کمتری نسبت به حسگر‌های معمولی مصرف می‌کند.

محققان می‌گویند این حسگر دو بعدی که از آلیاژ تک‌لایه دی‌سولفید رنیم نیوبیم ساخته شده، دارای ویژگی شیمیایی برتر و زمان بازیابی جالب توجهی است.

امین عزیزی، دانشمند پسادکترا از دانشگاه برکلی می‌گوید: «برخلاف سایر دستگاه‌های دو بعدی ساخته شده از موادی مانند گرافن، این حسگر دو بعدی به‌صورت انتخابی به مولکول‌های دی‌اکسید نیتروژن پاسخ داده و کمترین پاسخ را به سایر گاز‌های سمی مانند آمونیاک و فرمالدئید می‌دهد. علاوه‌بر این، این حسگر دو بعدی جدید قادر است غلظت بسیار کم دی‌اکسید نیتروژن در حد ۵۰ قسمت در میلیارد را تشخیص دهد.»

هنگامی که یک حسگر مبتنی بر دی‌سولفید مولیبدن یا نانولوله‌های کربنی اقدام به تشخیص دی‌اکسید نیتروژن می‌کنند، بازگشت آن به حالت اولیه در دمای اتاق ممکن است ساعت‌ها طول بکشد. عزیزی می‌گوید: «اما حسگر ما فقط چند دقیقه طول می‌کشد.»

این حسگر نه‌تن‌ها بسیار باریک است، بلکه انعطاف‌پذیر و شفاف نیز است که آن را به گزینه‌ای مناسب برای حسگر‌های نظارت بر محیط‌زیست تبدیل می‌کند. اگر سطح دی‌اکسید نیتروژن در محیطی بیش از ۵۰ قسمت در میلیارد باشد، این موضوع می‌تواند برای فرد مبتلا به آسم بسیار خطرناک باشد، اما در حال حاضر، حسگر‌های گاز دی‌اکسید نیتروژن نمی‌توانند چنین غلظتی را تشخیص دهند. به گفته عزیزی، حسگر آن‌ها اگر در تلفن‌های هوشمند یا سایر وسایل الکترونیکی پوشیدنی قرار گیرد، می‌تواند این خلا را پر کند.