با استفاده از گرافن؛

نانو حسگری جدید برای اندازه‌گیری هم‌زمان دما و قدرت میدان مغناطیس ساخته شد

نمونه اولیه حسگر دو عملکردی با استفاده از ویژگی‌های منحصر به فرد گرافن ساخته شد که می‌تواند هم‌زمان قدرت میدان مغناطیسی و دما را اندازه‌گیری کند.

کد خبر: ۹۳۷۲۰۶

چهارشنبه - ۰۵ خرداد ۱۴۰۰ / May 26, 2021

به گزارش گروه فناوری خبرگزاری دانشجو، به تازگی در قالب یک پروژه تحقیقاتی تحت حمایت ESA با استفاده از گرافن، حسگر ترکیبی دما و مغناطیس، ساخته شده است.

اوگو لافونت، متخصص مواد ESA، در این باره گفت: «هر زمان که ما بتوانیم با کمترین کار ممکن، فعالیت بیشتری انجام دهیم نتیجه خوبی برای بخش فضایی محسوب می‌شود. با استفاده از ویژگی‌های منحصر به فرد گرافن، نمونه اولیه حسگر دو عملکردی ما می‌تواند هم‌زمان قدرت میدان مغناطیسی و دما را اندازه‌گیری کند.»

اوگو لافونت می‌افزاید: «آزمایش‌های ما نشان می‌دهد که این حسگر از دمای اتاق تا ۱۲ درجه کلوین به‌طور قابل اعتماد کار می‌کند. به‌طور معمول برای اندازه‌گیری دقیق چنین دامنه‌های وسیعی از دما، تا سطح برودتی بسیار پایین، حسگر‌های دمایی جداگانه مورد نیاز است.»

کاشفان گرافن در سال ۲۰۱۰ برنده جایزه نوبل شدند. از جمله خواص این ماده، می‌توان به رسانایی الکتریکی عالی اشاره کرد که از آن در این حسگر جدید دو کاره استفاده شده است.

اوگو لافونت افزود: «مقاومت الکتریکی ذاتی گرافن به‌عنوان تابعی از دما تغییر می‌کند و این به حسگر اجازه می‌دهد اندازه‌گیری‌های بسیار دقیقی را انجام دهد. علاوه‌بر این، این حسگر از پدیده‌ای به نام اثر هال استفاده می‌کند، جایی که اختلاف ولتاژ در یک ماده رسانای الکتریکی با حضور یک میدان مغناطیسی تولید می‌شود.»

وی تصریح کرد: «این کار ممکن است خیلی ساده به نظر برسد، اما برای عملی ساختن این طرح، ما به یک ورق گرافن در مقیاس بزرگ با کیفیت بسیار بالا، با مقیاس نزدیک به یک سانتی‌متر مربع نیاز داشتیم. این همان جایی است که شریک ما، یعنی شرکت محصولات پیشرفته گرافن (Advanced Graphene Products) در لهستان وارد عمل شد.»

روش‌های مختلفی برای تولید گرافن وجود دارد، شرکت محصولات پیشرفته گرافن، AGP، از روش لایه‌نشانی استفاده می‌کند، جایی که یک لایه گرافن روی یک سطح ساخته شده‌ است، این روش اولین بار در دانشگاه فناوری لودز لهستان ابداع شده‌ است.

دومینیکا کوتن اظهار کرد: «ما فناوری خود را برای تولید انبوه پیاده‌سازی کرده‌ایم و می‌توانیم ورق‌های گرافن با طول حداکثر ۱ متر تولید کنیم.»

گام بعدی در این پروژه، تراز کردن صفحه گرافن AGP با اتصالات الکتریکی حسگر با دقت در مقیاس مولکول و سپس محصور کردن آن بود، کاری که توسط مرکز توسعه فناوری PORT لهستان انجام شد.

آزمایش حسگر نمونه اولیه در AGP و همچنین دانشگاه صنعتی لودز انجام شد که نشان‌دهنده دقت این حسگر تا یک صدم درجه است.

گام بعدی در این پروژه آن است که طراحی کوچکتر و کاربر پسندتر شود و بتوان تشخیص سطح کمی از آلاینده‌ها، یا حتی میکروب‌ها، در زیر آستانه تشخیص حسگر‌های رایج را با این حسگر به‌دست آورد.