نانوحسگری که روی سطح عینک قرار می‌گیرد تا مواد خطرناک را تشخیص دهد

مواد زیستی و شیمیایی را می توان به سرعت و در زمان واقعی برای اهداف بهداشت عمومی و نظارت بر محیط شناسایی کرد. به تازگی یک سیستم حسگر کوچک توسعه داده شده که در آن از ترکیب بلورهای مایع (LCs) و متاسطح‌های هولوگرافیک برای تشخیص وجود یک گاز فرار استفاده شده است.

 این تیم با هدف ایجادحسگر گازی فوق العاده کوچک و فاقد ابزارهای پیچیده، این دستگاه را برای شناسایی گاز ساخته‌اند. محققان با استفاده از یکپارچه‌سازی حسگر گاز مبتنی بر متاسطح روی شیشه عینک ایمنی، موفق به ساخت این حسگر شدند. این حسگر از طریق فرآیند نانوپخت یک مرحله ای، ساخته می‌شود.

محققان از روش‌های مختلفی را برای شناسایی مواد مورد نظر و پلتفورم‌ها حسگری استفاده می‌کنند که از آن جمله می‌توان به تغییرات سیگنال الکتریکی، نوری و فرکانس رادیویی یا مایکروویو اشاره کرد. در میان حسگرهای مبتنی بر کریستال مایع به دلیل حساسیت و تشخیص سریع در زمان واقعی مناسب هستند.

در این پروژه کیم و همکارانش یک پلتفورم حسگری بسیار کوچک ساختند که کریستال‌های مایع را با متاسطح ترکیب می‌کنند. در این روش، پاسخ به صورت هولوگرافیک نمایش داده می‌شود.

این تیم هولوگرام متاسطح را با استفاده از سیلیکون آمورف هیدروژنه (a-Si: H) نانوساختار تولید کردند. بسته به وجود یا عدم وجود گازهای فرار، این تنظیمات می تواند حالت‌های مختلف قطبش نور را منتقل کند.

این تیم ترتیب مولکولی بلورهای مایع را از طریق انواع محرک‌های خارجی تنظیم کردند. کیم و همکاران برای اولین بار واکنش پذیری گاز LC ها را در ساده‌ترین شکل مشاهده و مشخص کرد. برای رسیدن به این هدف، آنها یک ساختار میکروسل را با نماتیک پر کردند. در طول آزمایشات، دانشمندان از گاز ایزوپروپیل الکل (IPA) به عنوان گاز خطرناک هدف برای تشخیص استفاده کردند. هنگامی که آنها گاز IPA را با غلظت ثابت در یک سلول محفظه بسته در معرض دید قرار دادند، سطح شیشه که در ابتدا سفید بود، رنگی شد. نتایج نشان دهنده توانایی سلول LC ​​در تشخیص سریع گازهای سمی است. این تیم سپس آزمایشاتی را با طیف وسیعی از گازها با دوزهای متنوع انجام داد تا فریم های زمانی تشخیص را در حدود 1.3 ثانیه برای کلروفرم ، 1.6 ثانیه برای استون ، 13.9 ثانیه برای گاز IPA و 58.3 ثانیه برای متانول اندازه گیری کنند. با دوزهای بالاتر، آنها نرخ پاسخ سریع تری را مشاهده کردند.