گرد هوشمند؛ شناساگر مواد شیمیایی سمی

تاریخ : ۰۶ مرداد ۱۳۹۹

تعداد بازدید : ۲۹

0 امتیاز از 0 رای
نسخه چاپی
موضوعات :

محققان دانشگاه کالیفرنیا با استفاده از تراشه‌های سیلیکونی در ابعاد گردوغبار توانستند به‌سرعت و از فاصله دور عامل‌های شیمیایی و زیستی ازجمله مواد کشنده را شناسایی کنند. این مواد قابلیت انحلال در آب و یا حضور معلق در هوا را دارد.

مایکل سیلور استاد شیمی و بیوشیمی در دانشگاه UCSD این شناساگر را چنین توضیح می‌دهد: حسگرهایی با ابعادی در حد گردوغبار و هوشمند سازی شده می‌تواند به دیوار بچسبد و یا در داخل ابری گازی پخش ‌شده و مواد شیمیایی و زیستی سمی را شناسایی کند. با شناسایی عامل‌های شیمیایی و زیستی، از یک لیزر، همانند بارکد خوان‌های مورداستفاده در سوپرمارکت‌ها، استفاده می‌گردد و اطلاعاتی در قالب یک سلسله بارکدها خوانده و ذخیره می‌گردد. با استفاده ازاین‌رویکرد، می‌توان متوجه شد که آیا ابر گازی حاوی باکتری آنتراکس و یا آب شرب دارای مواد سمی است یا خیر.

بارکد طول‌موجی از نور است که پس از واکنش شیمیایی فیلم نازک موجود بر تراشه سیلیکونی با عامل‌های خاص شیمیایی و یا زیستی از سطح ذرات منعکس می‌گردد. دانشمندان از ویفرهای سیلیکونی (مشابه ویفرهای مورداستفاده برای ساخت تراشه‌های رایانه‌ای) استفاده کردند و در مرحله بعد رمزگذاری آن‌ها را با تولید لایه‌هایی از فیلم متخلخل با ضخامت در ابعاد نانومتر از طریق سونش[1] الکتروشیمیایی انجام دادند. ساختار لایه‌بندی شده که با تقسیم ویفر به کمک فراصوت صورت می‌گیرد، خواص بصری عجیبی را به ذرات انتقال می‌دهد. این ذرات با ابعاد میکرو که بلورهای فوتونی نامیده می‌شود، نور را با رنگ‌های به‌خصوصی منعکس می‌کند و هرکدام می‌تواند به‌منزله یک جز از بارکد باشد.

سیلور در توضیح قابلیت‌های گرد هوشمند تصریح کرد: « در هنگام جستجو برای یافتن عامل‌های شیمیایی و یا زیستی، ممکن است با هزاران ذرات شیمیایی مختلف روبرو شویم؛ با توجه به اینکه ذرات گرد می‌توانند در میلیون‌ها واکنش ایفای نقش نمایند، بنابراین می‌توان در یک‌زمان امکان حضور هزاران ماده شیمیایی را آزمود.»

بلورهای گرد هوشمند می‌تواند مواد شیمیایی خطرناک بالقوه را از فاصله دور شناسایی کند. لیزر می‌تواند تغییرات رنگ گردوغبار را از فاصله 20 متری تشخیص دهد و تلاش می‌شود که بتوان با استفاده از لیزری قوی‌تر این فرآیند را از فاصله یک کیلومتری پیاده‌سازی کرد.



[1] etching

منبع : https://www.machinedesign.com/news/article/21812542/smart-dust-detects-toxic-chemicals

نظر شما