تغییر و تکامل در نانو حسگرها بر اساس نانو ساختارها (مهندسی نانو _ میکرو الکترونیک)
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید )
نکته : حسگر ها در نانو الکترونیک باتغییر مغیاس و افزایش عملکرد و کاربرد نانو ساختارها به علت نسبت سطح به حجم بالا و فعالیت سطحی زیادشان قابلیت استفاده به عنوان حسگر _ به خصوص حسگرهای گازی _ را دارند. در این میان نانو سنسورها به علت قابلیت نفوذ سطحی زیاد و تراکم کم، توانایی تشخیص بیشتری نسبت به سایر انواع نانو ساختار های الکترونیکی را دارند.
نانولوله های کربنی تک دیواره و چند دیواره به علت داشتن خواص مکانیکی و الکترونیکی منحصر به فردشان کاربردهای متنوعی پیدا کردند که از جمله میتوان به استفاده از آنها به عنوان حسگرهایی با دقت بسیار بالا برای تشخیص مواد در غلظتهای بسیار پایین و با سرعت بالا
اشاره کرد.
به طورکلی کاربرد نانولوله ها در حسگرها را میتوان به دو دسته تقسیم کرد:
۱_ ( نانولوله های کربنی به عنوان حسگرهای شیمیایی: این حسگرها میتوانند در دمای اتاق غلظتهای بسیار کوچکی از مولکولهای گازی با حساسیت بسیار بالا را آشکارسازی کنند. حسگرهای شیمیایی شامل مجموعهای از نانولوله های تک دیواره هستند و میتوانند مواد شیمیایی مانند دی اکسید نیتروژن و آمونیاک را آشکار کنند. هدایت الکتریکی یک نانولوله نیمه هادی تک دیواره که در مجاورت 011ppm از دی اکسید نیتروژن قرار داده میشود، میتواند در مدت چند ثانیه تا سه برابر افزایش یابد و به ازای اضافه کردن فقط 0 درصد آمونیاک هدایت دو برابر خواهد شد. حسگرهای تهیه شده از نانولوله های تک دیواره دارای حساسیت بالایی بوده و در دمای اتاق هم زمان واکنش سریعی دارند. این خصوصیات نتایج مهمی در کاربردهای تشخیصی دارند..
۲_ نانولوله های کربنی به عنوان حسگرهای مکانیکی: هنگامیکه یک نانولوله توسط جسمی به سمت بالا یا پایین حرکت میکند، هدایت الکتریکی آن تغییر مییابد. این تغییر در هدایت الکتریکی، با تغییر شکل مکانیکی نانولوله کامال متناسب است.
عملکرد و کاربرد نانو سنسورهای (پزشکی _محیطی)
نانو سنسورها در اندازه گیری دقیق پارامترها در مقیاس بسیار ریز نانو از قبیل تغییرات فیزیکی یا حضور گونه های شیمیایی مستلزم استفاده از حسگرهایی در مقیاس نانو است. نانوحسگرها از عناصر حسگری در مقیاس نانو استفاده میکنند که حساسیت این نوع از نانومواد به حد کافی بالا است.
همچنین موادی که از نانوحسگرها ساخته میشوند بایستی دوام و استحکام بالا و خواص الکتریکی خوبی داشته باشند.
به طورکلی، ویژگیهای مهم نانوحسگرها انتخابگری باالتر، حساسیت زیادتر، ابعاد کوچکتر و قیمت ارزانتر هستند. نانوحسگرها به طور ذاتی
کوچکتر و حساستر از سایر حسگرها میباشند و همان طور که گفتیم این ظرفیت را دارند که قیمت تمام شده آنها کمتر از قیمت تمام شده حسگرهای موجود در بازار باشد.
در بخش نظامی و امنیت ملی احتیاج به حسگرهای بسیار حساسی است که بتوانند به صورت گسترده توزیع شوند تا به کمک آنها بتوانتشعشعات و بیوسم های زیستی را مورد بررسی قرار داد. در زمینه پزشکی نیاز به حسگرهای بسیار حساسی به صورت آزمایشگاههایی بر روی تراشه است که بتوانند کوچکترین عالئم نشان دهنده سرطان را شناسایی کنند. در صنایع هوافضا احتیاج به نانوحسگرهایی است که در بدنه هواپیماها به عنوان سیستم هشداردهنده ثابت قرار بگیرند و مشخص کنند که چه زمانی هواپیما احتیاج به تعمیرات دارد.میتوان با توجه به وضعیت کنترلهای موجود به تناسب حالتهای مختلف بدن، این نانوحسگرها را مورد استفاده قرار داد.
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید )